特許 7518655 光電センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-09

(45)【発行日】2024-07-18

(54)【発明の名称】光電センサ

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/78 20060101AFI20240710BHJP

   H01H 35/00 20060101ALI20240710BHJP

   G01V 8/12 20060101ALI20240710BHJP

【ＦＩ】

H03K17/78 B

H01H35/00 E

G01V8/12 A

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020071368

(22)【出願日】2020-04-10

(65)【公開番号】P2021168453

(43)【公開日】2021-10-21

【審査請求日】2023-03-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000129253

【氏名又は名称】株式会社キーエンス

(74)【代理人】

【識別番号】100098187

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 正司

(72)【発明者】

【氏名】永田 晃規

(72)【発明者】

【氏名】小嶋 研史

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 宗太郎

【審査官】及川 尚人

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－２５８４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０８８８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３０７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１０８７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９４５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２０９８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１５６８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２２９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２７１８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１１５０７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｋ １７／７４－１７／９８

Ｈ０１Ｈ ３５／００

Ｇ０１Ｖ ８／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出領域に向けて測定光を投光する投光部と、
前記検出領域からの前記測定光を光電変換して、受光信号を生成する受光部と、
前記受光部により生成された前記受光信号に基づいて検出対象の状態量を測定する測定部と、
前記投光部から前記検出領域に向けて投光される測定光の光軸の変位を検知して、検知した光軸の変位を示す測定値を提供する角速度センサまたは加速度センサを含むモーションセンサと、
前記角速度センサまたは前記加速度センサからの測定値に基づき得られる、任意の設置姿勢からの前記光軸の変位を示す検出値と、しきい値との対比で前記モーションセンサにより検知された前記光軸の変位が光軸変位の判定条件を満たすか否かを判定し、該光軸の変位が光軸変位の判定条件を満たすと、光軸変位を示す信号を生成する異常検知信号生成部と、
前記光軸変位を示す信号に基づいて光軸変位の発生を報知する報知部とを備えることを特徴とする光電センサ。

【請求項2】

前記モーションセンサが前記角速度センサおよび前記加速度センサを含み、
前記異常検知信号生成部は、前記角速度センサおよび前記加速度センサからの各測定値に基づいて前記光軸変位の判定条件を満たすか否かを判定する、請求項１に記載の光電センサ。

【請求項3】

前記異常検知信号生成部は、前記光軸の変位を示す検出値として、指示入力に応じて任意に指定される設置姿勢を基準とした値を用いる、請求項１又は２に記載の光電センサ。

【請求項4】

前記報知部は、前記光軸変位を示す信号に基づいて光軸変位の発生を示す報知信号を外部に出力する出力部を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の光電センサ。

【請求項5】

判定しきい値を設定する設定部と、
検出対象の状態量と判定しきい値に基づいて判定信号を生成する信号生成部とを有し、
前記報知部は、前記光軸変位を示す信号に基づいて光軸変位の発生を示す報知信号を外部に出力するとともに、該光軸変位の発生を報知するまで前記信号生成部が生成する判定信号を外部に出力する出力部とを有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の光電センサ。

【請求項6】

前記異常検知信号生成部は、リセット入力部によりリセット指示が入力されるまで前記光軸に変位が生じたことを示す信号を保持し続ける、請求項１～５のいずれか一項に記載の光電センサ。

【請求項7】

前記報知部は、前記光軸変位を示す信号に基づいて光軸変位の発生を表示する表示部を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の光電センサ。

【請求項8】

前記表示部には、前記光軸変位を検出した時点からの経過時間が表示される、請求項７に記載の光電センサ。

【請求項9】

前記表示部には、前記モーションセンサからの情報に基づく前記光軸の変位を示す検出値が表示される、請求項７又は８に記載の光電センサ。

【請求項10】

前記表示部には、前記光軸変位の判定条件を構成する前記しきい値が表示される、請求項９に記載の光電センサ。

【請求項11】

前記しきい値はユーザの操作によって変更可能であり、前記しきい値が変更されたときにはリアルタイムに前記表示部のしきい値表示が変更される、請求項１０に記載の光電センサ。

【請求項12】

動作表示灯を更に備え、
前記光軸変位を示す信号に基づいて前記動作表示灯により光軸変位の発生を報知する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の光電センサ。

【請求項13】

前記モーションセンサが相対変位しないように前記光電センサに組みつけられている、請求項１～１２のいずれか一項に記載の光電センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光電センサに関し、より詳しくは例えば衝撃を受けて設置時の光軸が変位したことを検出する機能を備えた光電センサに関する。

【背景技術】

【0002】

光電センサは、代表的には、(1)ワークの通過タイミングを検出する、(2)ワークの位置を検出する、(3)ワークの変位を検出するのに光電センサが用いられている。要求検出精度によって光電センサの光源はレーザダイオードやＬＥＤなどが用いられる。特許文献１はレーザダイオードを光源とする光電センサを開示している。

【0003】

光電センサの運用において、光電センサは取付具を用いて所望の場所に設置され、光電センサの設置時に光軸調整が行われる。この光軸調整は、取付具を設置場所に固定するためのネジや取付具が備えた調整ネジを操作することにより行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－１２７９４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

光電センサを設置した後、何らかの原因で光軸が変位してしまった場合、変位の程度及び光電センサとワークとの間の検出距離にもよるが、この光電センサは初期の検出性能を発揮できなくなる。具体的に説明すると、何かの物体が光電センサに衝突し、これが原因で光軸が変位してしまった後では、光電センサは誤判定してしまう可能性が大きくなる。しかしながら、光軸変位の原因が多くの場合、光電センサに何かが衝突する等、瞬間的な事象による。このことから、ユーザは光軸変位が発生していることに気付かないことが多い。

【0006】

本発明の目的は、光電センサ自体が光軸変位の発生を検知する機能を備えた光電センサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の技術的課題は、本発明によれば、
検出領域に向けて測定光を投光する投光部と、
前記検出領域からの前記測定光を光電変換して、受光信号を生成する受光部と、
前記受光部により生成された前記受光信号に基づいて検出対象の状態量を測定する測定部と、
前記投光部から前記検出領域に向けて投光される測定光の光軸の変位を検知して、検知した光軸の変位を示す測定値を提供する角速度センサまたは加速度センサを含むモーションセンサと、
前記角速度センサまたは前記加速度センサからの測定値に基づき得られる、任意の設置姿勢からの前記光軸の変位を示す検出値と、しきい値との対比で前記モーションセンサにより検知された前記光軸の変位が光軸変位の判定条件を満たすか否かを判定し、該光軸の変位が光軸変位の判定条件を満たすと、光軸変位を示す信号を生成する異常検知信号生成部と、
前記光軸変位を示す信号に基づいて光軸変位の発生を報知する報知部とを備えることを特徴とする光電センサを提供することにより達成される。

【0008】

本発明では、上述したように、所定の判定条件を満たしたときに光軸変位を示す信号が生成される。この判定条件はユーザが任意に設定可能であるのが好ましい。これにより検出対象との相対的関係が変化してないにも関わらず光軸変位するような環境下、例えば検出対象と一緒に光電センサが振動するようなシステム全体が振動するような環境下において、このような振動による光軸変位を排除して運用することができる。そして、光軸変位を示す信号を利用して例えばアラームなどの報知を発する等、ユーザに光軸変位の発生を速やかに認識させることができる。光軸変位を知ったユーザは、例えば光電センサを設置し直す等、直ちに適切に対応できる。その結果、光軸が変位したままで運用し続ける事態の発生を未然に防止できる。

【0009】

本発明の作用効果及び他の目的は以下の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例の光学式三角測距センサを説明するための図である。

【図2】実施例の光学式三角測距センサの一部を構成する本体部を所望の位置に固定できることを説明するための図である。

【図3】図２に図示の本体部の内蔵する構成要素を説明するための模式図である。

【図4】実施例の光学式三角測距センサの一部を構成するヘッド部が内蔵する構成要素を説明するための図である。

【図5】ヘッド部の出力部動作表示灯の構成を説明するための断面図である。

【図6A】ヘッド部の制御系の一部を説明するためのブロック図である。

【図6B】ヘッド部の制御系の他の部を説明するためのブロック図である。

【図6C】ヘッド部の制御系の残部を説明するためのブロック図である。

【図7】本体部の制御系を説明するためのブロック図である。

【図8】モーションセンサとしてジャイロセンサを搭載した場合において、光軸変位の検出及びこれに伴う報知処理を説明するためのフローチャートである。

【図9】本体部に搭載した表示部の表示に関し、ユーザの選択によりジャイロセンサによる測定値などの表示の一例を説明するための図である。

【図10】ジャイロセンサが動作していることを動画的に表示することを説明するための図である。

【図11】光軸変位の検出に用いられるしきい値の設定変更及びこの設定変更が幾つかのクラス分けした中でユーザが選択したクラスを表示することを説明するための図である。

【図12】光軸変位を検出したときに、運用モードの表示から直ちに切り替わる報知表示を説明するための図であり、この表示は光軸変位を検出した時点からの経過時間の表示を含む。

【図13】ジャイロセンサによる各軸の測定に基づいて光軸変位を検出し、これを報知する一連の処理を説明するためのフローチャートである。

【図14】報知処理の一例を説明するためのフローチャートである。

【図15】ジャイロセンサによる検出に基づいて光軸変位を検出し、これを報知処理すると共に出力処理して光電センサの判定を出力する出力線を使って光軸変位の発生を出力する処理を説明するためのブロック図である。

【図16】光軸変位の発生の出力を光電センサの判定を出力する出力線を使って行う処理を説明するためのブロック図である。

【図17】光軸変位の発生の出力を光電センサの判定を出力する出力線を使って行うことを説明するための図である。

【図18】内部処理により光軸変位発生のときの出力論理が生成されることを説明するためのフローチャートである。

【図19】光軸変位発生のときの出力論理に関する一連の処理を説明するためのフローチャートである。

【図20】N.O.論理に基づく通常の判定出力処理を説明するためのフローチャートである。

【図21】N.C.論理に基づく通常の判定出力処理を説明するためのフローチャートである。

【図22】異常時の出力論理を自動的に生成する処理の一例を説明するためのフローチャートである。

【図23】N.C.出力論理が設定されているときにおいて、内部処理により判定出力論理に対応した異常時の出力信号が自動生成されることを説明するためのフローチャートである。

【図24】モーションセンサとしてジャイロセンサ及び加速度センサを搭載したときの処理の一例を説明するためのフローチャートである。

【図25】加速度センサから取得した情報に基づいて光軸変位を検知するのに必要とされる基準値に関する処理の一例を説明するためのフローチャートである。

【図26】加速度センサから取得した情報に基づいて光軸変位を検知するのに用いられる基準値の設定処理の一例を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【実施例】

【0011】

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。図１は、実施例の光電センサを示し、具体的には光学式三角測距センサ２００を示す。図１を参照して、三角測距センサ２００は、第１、第２の筐体２、４に分けて構成され、第１、第２の筐体２、４は中継ケーブル６によって接続されている。

【0012】

一般的な三角測距センサに含まれる構成要素のうち、三角測距に必要とされる光学部品及びこれに関連した素子、電源基板などの投受光に関連する必要最小限の構成要素群が第１筐体２に収容され、それ以外の構成要素つまり判定信号を生成して出力するのに必要な要素及びドットマトリックスディスプレイ、例えば有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ）で構成される表示部を含むこれに関連した構成要素群が第２筐体４に収容されている。説明を分かり易くするために、第１筐体２を「ヘッド部」と呼び、第２筐体４を「本体部」と呼ぶ。

【0013】

ヘッド部２の検出信号つまり測定信号は中継ケーブル６を通じて本体部４に供給される。本体部４は、ヘッド部２から受け取った検出対象の状態量、例えばヘッド部２から検出対象までの距離、検出対象の測定面と基準面との間の距離、検出対象の第１の面と第２の面との間の距離と、判定しきい値とを比較して判定信号であるＯＮ/ＯＦＦ信号を生成し、出力ケーブル８を通じてＯＮ/ＯＦＦ信号を出力する。

【0014】

図２は本体部４を示す。図３は、本体部４に含まれる要素を説明するための図である。本体部４は、幾分扁平な断面略矩形の細長い外形形状を有している。本体部４には出力ケーブル８が接続され、本体部４から出力ケーブル８を通じてＯＮ/ＯＦＦ信号がＰＬＣなどの制御機器１０（図１）に向けて出力される。中継ケーブル６及び出力ケーブル８は共に屈曲可能な可撓性を備え、図１に示すように中継ケーブル６を折り返して束ねることにより、ヘッド部２と本体部４との距離を任意に調整することができる。図２を参照して、本体部４は、その長手方向の両端部に溝状の首部Ｎを有し、この首部Ｎの周面は好ましくは円形であるのがよい。首部Ｎに結束バンドＢを掛け渡すことで、ヘッド部２に近い、例えば３０cm程度離れた任意の設置場所ＩＬに固定することができる。

【0015】

本体部４はＯＥＬＤ１２を有し、また、このＯＥＬＤ１２が設置された面においてＯＥＬＤ１２に隣接して本体部動作表示灯１４を有する。本体部動作表示灯１４は赤、緑のＬＥＤで構成されている。赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤは、これを同期して点灯させることにより黄色を生成することができる。更に、本体部４は、ユーザによって操作されるＳＥＴボタン１６、ＵＰボタン１８、ＤＯＷＮボタン２０、モードボタン２２を有している。ユーザは、ＯＥＬＤ１２の表示を見て、ＳＥＴボタン１６、ＵＰボタン１８、ＤＯＷＮボタン２０、モードボタン２２を操作することにより、判定しきい値の調整を含む各種の設定を行うことができる。

【0016】

図３を参照して、本体部４には、マイクロコンピュータ２４、入力回路２６、出力回路２８、第１電源回路３０、メモリ３２、通信部３４が内蔵されている。マイクロコンピュータ２４は、ヘッド部２から受け取った受光信号に基づいてワークの変位又は距離を測定する測定部及び判定部を構成する。

【0017】

図４は、ヘッド部２の内部に配設される要素を説明するための図である。ヘッド部２は、投光部５２、投光レンズ５４、受光レンズ５６、ミラー５８、撮像素子（例えばＣＭＯＳ）６０、受光回路６２を有し、これらの要素で三角測距のための光路が形成されている。撮像素子６０と受光回路６２とで受光部６４を構成されている。投光部５２は好ましくは緑色レーザ光を発する半導体レーザ光源（InGaN／GaNの窒化ガリウム系）で構成される。ヘッド部２は、検出対象の検出領域に向けて測定光である緑色レーザ光を投光する。

【0018】

ワークに照射されたスポットの状態は測定精度に影響する。集光したスポットであるほど測定精度が良い。緑色のレーザ光は赤色よりもスポットの状態が優れている。緑色は比視感度に優れている。この特性を利用して、緑色レーザ光の強度、パワーを制限してもスポットの視認性を確保することができる。ワークの所望の位置に投光ビームが照射されていることをユーザが目視で確認できることは測定を適正に実行する上で望ましいことは言うまでもない。

【0019】

上記のスポットについて、図５を参照して説明すると、投光部５２から出射された測定光は投光レンズによって絞り込まれてワークＷ上にスポットを形成する。ヘッド部２の設置姿勢が変化すると、投光の光軸Ｌaxが軸振れする。この軸振れを「光軸変位」と呼ぶと、光軸変位は三角測距センサ２００の測定誤差を招く。投光部５２の光軸Ｌaxが正規の位置に位置しているか否かは、ワークＷの表面上のスポットの位置を目視で確認できるのが好ましい。すなわち、ワークＷのスポットの位置が適正位置に位置しているか否かを目視で確認できることは適正な運用において重要である。

【0020】

ヘッド部２には第２電源回路７６及び本体部４の通信部３４(図３)と交信するヘッド側通信部７８が内蔵されている。本体部２には第１電源回路３０が設けられ、この第１電源回路３０は外部から受け取った電源の電圧を調整してヘッド部２に供給し、この電源を使って緑色ＬＤ５２０が駆動される。ヘッド部２の第２で源回路７６は電圧を調整して、調整後の電圧でモーションセンサ(ジャイロセンサ)５０及びマイクロコンピュータ７０、プロセッサ６８が駆動され。ヘッド部２の第２電源回路７８は電圧を調整し、調整後の電圧はリニアレギュレータ８２によって安定化された後に、撮像素子６０、受光回路６２などに供給される。

【0021】

投光部５２から出射した緑色レーザ光は投光レンズ５４、投光窓６６を通じてワークに達する。ワークの表面で反射した反射光は、受光窓６８、受光レンズ５６を通り、ミラー５８で屈折されて受光部６４で受け取られる。受光部６４は、ワークの検出領域から反射した緑色レーザ光を受光し、これを光電変換して受光信号を生成する。投光部５２、受光部６４は、ヘッド部２に内蔵されたマイクロコンピュータ７０によって制御される。

【0022】

投光部５２が発する緑色レーザ光の強度及びパワーは、緑色レーザ光のスポットの位置をユーザが裸眼で確認してもユーザに影響を及ぼさないレベルに制限される。この制限は、受光部６４が受け取った受光量に基づいてマイクロコンピュータ７０によって行われる。緑色レーザ光の強度及びパワーの制限は、安全規格の「クラス１」又は「クラス２」を念頭に置いて規定されている。ユーザは、「クラス１」又は「クラス２」に対応できる緑色レーザ光の強度及びパワーを設定することができる。緑色は波長が500nm～555nmであり、比視感度（明比視感度及び暗比視感度）が他の色よりも優れている。したがって、緑色レーザ光の強度及びパワーを上記のレベルに制限してもスポットの視認性を確保できる。

【0023】

図４から分かるように、ヘッド部２は、投受光面２aにおいて投光窓６６と受光窓６８との間のデッドスペースに動作表示灯ユニット７２が設けられ、この動作表示灯ユニット７２の光は、投光窓６６と受光窓６８との間に位置する光拡散部材８２を通じて放出される。動作表示灯ユニット７２及び光拡散部材８２は、ヘッド部２の投受光面２aに位置する第１つまり前面動作表示灯Ａを構成する。

【0024】

図５はヘッド部２の断面図である。図４、図５を参照して、ヘッド部２の長手方向の第１、第２の端２b、２cのうち、投光部５２から離れた第２の端２cと、投受光面２aと対抗する背面２dとの間の角部２eは切り欠かれた形状を有し、この角部２eは４５°の傾斜面で構成されている。図５を参照して、この角部２eにヘッド部２の出力部が配置されている。角部２eには、ＬＥＤ基板９２が配設され、ＬＥＤ基板９２に赤色ＬＥＤ９４a、緑色ＬＥＤ９４bが実装されている。赤色ＬＥＤ９４a、緑色ＬＥＤ９４bは第２つまり出力部動作表示灯Ｂの一部を構成する。

【0025】

中継ケーブル６が通過する孔には防水パッキン９６が配設され、この防水パッキン９６によって中継ケーブル６周りの止水が行われている。防水パッキン９６は導光材料で構成されている。導光材料は、好ましくは乳白色のフッ素ゴム、酢酸ビニルゴム、シリコンゴムであるのが良い。この導光防水パッキン９６の端は赤色ＬＥＤ９４a、緑色ＬＥＤ９４bの極く近くに位置している。赤色ＬＥＤ９４a、緑色ＬＥＤ９４bが発する光は導光防水パッキン９６によって拡散されながら導光防水パッキン９６を光らせる。ヘッド部２の第２つまり出力部動作表示灯Ｂは、赤色ＬＥＤ９４a、緑色ＬＥＤ９４bと導光防水パッキン９６とで構成されている。

【0026】

ヘッド部２が備える２つの動作表示灯つまり前面動作表示灯Ａ、出力部動作表示灯Ｂは、本体部４のマイクロコンピュータ２４（図３）によって実質的に制御され、また、これに同期して本体部４の動作表示灯１４(図２)が制御される。これら３つの動作表示灯Ａ、Ｂ、１４は同じ色で点灯又は点滅される。例えば、ＯＮ判定のときには緑色で点灯される。ＯＦＦ判定のときには緑と赤の混色である黄色で点灯される。エラーが発生しているときには、赤色の点滅が行われる。

【0027】

三角測距センサ２００の運用において、ヘッド部２は、投受光面２a及び中継ケーブル６が位置する角部２eが露出した状態で設置される。このことから、投受光面２aに位置する前面動作表示灯Ａは勿論であるが、中継ケーブル６が位置する角部２eに位置する出力部動作表示灯Ｂの点灯、点滅が遮蔽されることはない。

【0028】

ヘッド部２は、傾斜面で構成された角部２eから中継ケーブル６が延びている。したがって、ヘッド部２の設置に関し、ヘッド部２の幅広の２つの側面、背面２d、第１、第２の端２b、２cの４つの面をいずれかを使ってヘッド部２を設置することができる。

【0029】

中継ケーブル６を折り返して束ねることにより、ヘッド部２と本体部４との距離を任意に調整することができ（図１）、本体部４を設置してこれを固定する場所も任意である（図２）。本体部４の設置に関し、ヘッド部２に近い場所を選んで、ユーザがＯＥＬＤ１２を確認し易い姿勢で本体部４が位置決めされる。このＯＥＬＤ１２と同じ面に本体部動作表示灯１４が配置されていることからユーザは本体部動作表示灯１４を視認し易い。

【0030】

三角測距センサ２００の運用において、ヘッド部２の投受光面２aの前面動作表示灯Ａ及び出力部動作表示灯Ｂと、本体部４の動作表示灯１４の合計３つの動作表示灯はユーザが移動しなくても目につき易い場所に位置している。このことから、ユーザは、ヘッド部２の前面動作表示灯Ａ及び出力部動作表示灯Ｂと本体部動作表示灯１４のいずれかによって三角測距センサ２００の動作を確認できる。

【0031】

図４を参照して、ヘッド部２はモーションセンサ５０を内蔵している。モーションセンサ５０はヘッド部２と一体的に設置されている。具体的には、モーションセンサ５０はヘッド部２との関係で相対変位しないようにモーションセンサ５０がヘッド部２に組み付けられている。これにより、ヘッド部２が外力を受けてヘッド部２の設置姿勢が変化したことをモーションセンサ５０によって敏感に検知することができる。モーションセンサ５０は、その典型例として、ジャイロセンサ(角速度センサ)、加速度センサ、地磁気センサを含む。ジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサは夫々固有の特徴を有している。ジャイロセンサは、ジャイロセンサが機能している最中の角速度を検出するものであるため、例えば三角測距センサ２００の電源がＯＦＦのときに、ヘッド部２に衝撃が加わったとしても、これを検出することができない。加速度センサは重力方向に対する傾きの方向及び変位量を検出することができる。したがって、三角測距センサ２００の電源がＯＦＦであろうとＯＮであろうと、ヘッド部２の変位量を検出することができる。なお、加速度センサは、(1)重力方向を軸にする回転は検知できない、(2)検出対象と一緒に光電センサが振動する（システム全体が振動する）環境下において、光軸の変化を伴わない振動を加速度センサが検出して信号を発生するため、この信号を排除するフィルタ処理が必要である、という欠点がある。地磁気センサは、Ｘ、Ｙの2軸やＸ、Ｙ、Ｚの3軸の傾きを検知できる。しかしながら、微弱な地磁気を用いているため高感度の地磁気センサを採用する必要がある。

【0032】

汎用のジャイロセンサや加速度センサを採用する場合、ジャイロセンサだけでモーションセンサ５０を構成してもよいし、加速度センサだけでモーションセンサ５０を構成してもよい。好ましくは、ジャイロセンサと加速度センサの組み合わせでモーションセンサ５０を構成するのがよい。ジャイロセンサと加速度センサとの組み合わせでモーションセンサ５０を構成する場合、互いが補完し合うように使い分けるのが好ましい。つまり三角測距センサ２００の実際の運用において想定できるヘッド部２の光軸変位を検出するように局面局面で使い分けるのがよい。例えば、三角測距センサ２００の起動時は加速度センサだけで光軸変位を検出することで、三角測距センサ２００の電源ＯＦＦ時の光軸変位を検知することができる。加速度センサが検出した変位量がしきい値よりも小さいときに、ジャイロセンサからの情報を取得してジャイロセンサによって光軸変位を検出することでヘッド部２の光軸変位の検出精度を上げることができる。

【0033】

ジャイロセンサと加速度センサの他の使い分けを例示すれば次の通りである。
（１）起動時は加速度センサで検知し、動作中はジャイロセンサのみで検知する。
（２）ジャイロセンサのみで、運用中に生じた光軸の変位を検知する。
（３）加速度センサの場合、これを搭載した光電センサを設置したとき及び設置し直したときに加速度センサに関するチューニングによって光電センサの原姿勢を決定する必要がある。そして、原姿勢を基準として加速度センサが検知した変位がしきい値以上であれば光軸変位が発生したと判定することができる。
（４）加速度センサで、瞬間的に強い信号を検知すると何らかの衝撃が発生したとして検知する。この場合、しきい値として、予め衝撃が発生したと検知するための衝撃検知しきい値をメモリに記憶しておいて、加速度センサによって検知された加速度の値が、衝撃検知しきい値以上である場合には、光電センサに衝撃が発生したと検知し、そして、アラーム報知すればよい。

【0034】

加速度センサと角速度センサ（ジャイロセンサ）を組み合わせて使用した場合、以下のような組み合わせとすることで、原姿勢からの変化及び重力方向を軸とする回転変化、光電センサに発生した衝撃を検知するようにしてもよい。

【0035】

(1)チューニングを実行することにより、光電センサの原姿勢を決定する。また、光電センサには、重力方向を軸とする回転変化を検知するための第１のしきい値と、光電センサの原姿勢からの変化を検知するための第２のしきい値、衝撃が発生したことを検知するための第３のしきい値を設定するのがよい。
(2)光電センサの起動時には、加速度センサにより加速度が取得されることで算出された傾きが、第２のしきい値以内であるか否かを判定することで、光電センサの姿勢が変化したことを検知することができる。第２のしきい値以内の場合には、そのまま光電センサの運用を続けてもよい。
(3)角速度センサにより検知される角速度が第１のしきい値以内であるか否かによって、光電センサに重力方向を軸とする回転が発生したか否かを判定することができる。
(4)加速度センサにより取得された加速度から、光軸の傾きを算出し、この傾きが第２のしきい値以上のときには光電センサの姿勢が変化したと判定し、傾きが第２のしきい値以下の場合には、光電センサの姿勢に変化なしと判定してもよい。
(5)加速度センサから取得された加速度が第３のしきい値以内かによって、衝撃が発生したか否かを判定してもよい。
以上のような構成を採用することで、光電センサの取付姿勢に変化が発生したことを検知するとともに、光電センサにどのような変位が発生したかを検知することができる。

【0036】

＜ジャイロセンサを搭載＞
一例としてモーションセンサ５０としてジャイロセンサをヘッド部２に搭載したときの処理を説明すると、ジャイロセンサを搭載したときには、Ｘ、Ｙ、Ｚの3軸の角速度を測定することができる。ジャイロセンサが測定した角速度を積分した値が回転方向の移動量つまり光軸の変位量となる。ヘッド部２のマイクロコンピュータ７０で各軸の移動量を算出し、その絶対値を計算することで全体の回転量を求めることができる。この回転量の値としきい値とを比較し、しきい値よりも大きいときにはヘッド部２が何らかの原因で光軸変位した、つまりヘッド部２の設置に関する異常が発生したと判定することができる。しきい値を適切に設定することにより、検出精度に影響を及ぼさない光軸変位やヘッド部２が測定対象物と一緒に振動する適用例においてこの振動による誤判定を防止できる。

【0037】

図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、ヘッド部２の制御系を説明するためのブロック図である。図６Ａを参照して、投光部５２を構成する緑色レーザダイオード（ＬＤ）５２０が発する緑色レーザ光（波長：500nm～555nm、好ましくは500nm～532nm）はフォトダイオード（モニタＰＤ）５２２で監視され、このモニタＰＤ５２２の出力電流はI/V変換回路５２４、A/D変換回路５５２６を経て投光制御部６８０（図６Ｂ）にフィードバックされる。緑色ＬＤ５２０はＬＤ駆動回路５３０によって制御され(図６Ａ)、このＬＤ駆動回路５３０は投光制御部６８０（図６Ｂ）によって制御される。図６Ａを参照して、ＬＤ駆動回路５３０は電流制御回路５３２、投光スイッチ回路５３４を含む。投光制御部６８０（図６Ｂ）からD/A変換回路５３６を経て制御信号が電流制御回路５３２(図６Ａ)に入力され、また、投光制御部６８０（図６Ｂ）から投光スイッチ回路５３４に制御信号が入力される。これにより、緑色ＬＤ５２０は所定の周期で且つ所定のパワーでレーザ光を投光する。

【0038】

図６Ａを参照して、ＬＤ駆動回路５３０を流れる電流は過電流検知回路５３８によって監視される。過電流検知回路５３８は電流検知回路１００２と、比較器１００４とを含み、ＬＤ駆動回路５３０を流れる電流が予め設定された所定値よりも大きいと、比較器１００４から投光制御部６８０（図６Ｂ）に過電流検知信号が供給される。具体的には、緑色ＬＤ５２０に電流を電圧に変換して過電流検知用基準電圧と比較し、緑色ＬＤ５２０緑色に電流に基づく電圧が過電流検知用の基準電圧以内であるか否かの判定が比較器１００４によって行われる。過電流を検知すると、投光制御部６８０（図６Ｂ）は、投光を停止する又は過電流を抑制する制御が実行される。

【0039】

撮像素子６０（図６Ａ）からの受光信号に基づいて、撮像素子６０における投光スポットの像の位置が特定され、そして、特定した投光スポットの位置に基づいてワークの変位が測定される。受光部６４（図６Ａ）を構成する受光回路６２は、ＣＯＭＳ制御回路１０１０、増幅回路１０１２、ローパスフィルタ１０１４で構成され、撮像素子６０から出力される受光信号は増幅回路１０１２で増幅される。受光部６４が出力する受光情報はA/D変換回路６４０を経てプロセッサ６８（図６Ｂ）に入力される。プロセッサ６８は、ピーク受光量検出部６８２、ピーク位置検出部６８４、距離算出部６８６、距離判定部６８８、出力部６９０を含む。ピーク受光量検出部６８２は受光量のピーク値を検出し、このピーク値は投光制御部６８０に入力されて投光制御に反映される。受光部６４（図６Ａ）が生成した受光情報に基づいて受光量のピーク位置がピーク位置検出部６８４（図６Ｂ）で検出される。すなわち、ピーク位置検出部６８４は、受光情報に基づいて受光量のピーク位置を測定して、このピーク位置情報は距離算出部６８６に供給される。距離算出部６８６は、ピーク位置と距離との対応関係を示すテーブル６９２を参照して、ワークまでの距離を算出する。距離算出部６８６で求められたワークまでの距離は距離判定部６８８に供給され、距離判定部６８８は、メモリに保存されている判定しきい値６９４との対比で判定する。判定しきい値６９４は、ユーザが例えばＵＰ／ＤＯＷＮボタン１８、２０を操作することにより設定することができ、ユーザが設定した判定しきい値６９４はメモリに登録され、このメモリに登録されている判定しきい値６９４に基づいて距離判定部６８８の判定が実行される。ＯＮ/ＯＦＦに２値化した判定信号は出力部６９０、通信部８０を通じて本体部４に供給される。変形例として、本体部４で判定信号を生成してもよい。また、距離算出部６８で求められたワークまでの距離は出力部６９０、通信部８０を通じて本体部４に供給される。

【0040】

受光部６４が出力する受光情報は、撮像素子６０の露光期間の制御及び投光パルス幅の制御に用いられ、これによりユーザが設定した安全規格のクラス１又は２に合致したレーザ光パワーを投光するように制御される。図６Ｂを参照して、受光部６４が出力する受光情報はピーク受光量検出部６８６に入力され、ピーク受光量検出部６８６でピーク受光量が検出される。この実ピーク受光量は比較部１０２０に入力される。比較部１０２０において、実ピーク受光量は、メモリに保存されているピーク受光量の高さ方向の所定の目標領域１０２２と比較され、この比較に基づいて露光期間調整部１０２４は露光期間を調整し、この情報は露光信号生成部１０２６に供給され、露光信号生成部１０２６は露光期間情報を生成してＣＭＯＳ制御回路１０１０（図６Ａ）に供給する。ＣＭＯＳ制御回路１０１０は露光期間調整部１０２４で決定した露光期間に基づいて撮像素子６０を駆動する。

【0041】

図６Ｂを参照して、比較部１０２０が生成した比較情報は投光パルス幅調整部１０３０に供給される。投光パルス幅調整部１０３０は、比較情報に基づいて投光パルス幅を調し、この情報は投光パルス生成部１０４０に供給され、投光パルス生成部１０４０は投光パルス幅を決定し、この投光パルス幅及び予め定められた投光周期に基づいて投光スイッチ回路５３４（図６Ａ）が制御される。投光パルス幅調整部１０３０及び露光期間調整部１０２４はピーク受光量のフィードバック制御部１０３２を構成する。フィードバック制御部１０３２は、受光部６４が出力する受光情報に基づいて露光期間、投光パルス幅、投光電流量の制御にフィードバックされる。なお、投光パルス幅はユーザが操作部４０２（図５）を使った入力操作によって設定可能であり、操作部４０２による入力は入力受付部１０８０（図６Ｃ）によって受け付けられる。

【0042】

すなわち、投光パルス幅調整部１０３０で調整された投光パルス幅は、モニタＰＤ５２２（図６Ａ）の受光量目標値１０４２（図６Ｂ）に反映されることにより、緑色ＬＥＤ５２０に供給する電流量の制御に対するフィードバック制御に用いられる。すなわち、モニタ受光量フィードバック制御部１０５０は、モニタＰＤ５２２（図６Ａ））の実モニタ受光量と、モニタ受光量目標値１０４２とを比較する比較部１０５２を有し、比較部１０５２による比較情報は、投光電流量制御部１０５４に供給される。投光電流量制御部１０５４は、実モニタ受光量が目標値１０４２よりも多いときには投光電流量を少なくし、実モニタ受光量が目標値１０４２よりも少ないときには投光電流量を多くする電流量制御信号を生成し、この電流量制御信号は電流制御回路５３２（図６Ａ）に供給される。前述した過電流信号はリミッタ１０５６に供給され、リミッタ１０５６は過電流信号を受けると、投光電流を遮断する又は投光パルス生成部１０４０及び投光電流量制御部１０５４を規制して過電流を抑制する。

【0043】

図６Ｃを参照して、前述したモーションセンサ５０を構成するジャイロセンサの出力は光軸変位検知部６９６に入力される。光軸変位検知部６９６は、メモリ参照部６９８からしきい値を読み込み、ジャイロセンサ（モーションセンサ５０）の出力がしきい値以上のときに、光軸変位検知情報を出力部６９０に供給する。この光軸変位検知情報は通信部８０を通じて本体部４に供給される。

【0044】

光軸変位検知部６９６は、光軸変位演算部１０６０、光軸変位判定部１０６２、光軸変位判定部１０６２、光軸変位検知信号部１０６４を含む。モーションセンサ５０（ジャイロセンサ）の出力は光軸変位演算部１０６０に入力される。光軸変位演算部１０６０は、モーションセンサ５０（ジャイロセンサ）の出力と、前回の演算値１０７０との対比で現在の光軸変位を演算し、求めた実光軸変位を光軸変位判定値１０６２として光軸変位信号送信生成部１０６４に供給する。光軸変位信号送信生成部１０６４は光軸変位判定値１０６２と光軸変位しきい値１０７２とを比較して、実光軸変位がしきい値１０７２よりも大きいときに光軸変位検知信号を生成して出力部６９０に供給する。出力部６９０は光軸変位検知信号及び光軸変位量を通信部８０を通じて本体部４に供給する。

【0045】

ヘッド部２は故障検知部１０８６を有し、ヘッド部２の動作に異常が発生したときには表示灯制御部１０８２を通じて前面動作表示灯７０、出力部動作表示灯７６を駆動し、前面動作表示灯７０、出力部動作表示灯７６は赤色で点滅する。また、表示灯制御部１０８２は通信部８０を通じて本体部４に異常発生信号を供給し、本体部動作表示灯１４は赤色で点滅する。

【0046】

図７は、本体部４の制御系を説明するためのブロック図である。本体部４は、マイクロコンピュータ２４、入力回路２６、出力回路２８、電源回路３０、メモリ３２、通信部３４を含んでいる。図示の操作部４０２は、ＳＥＴボタン１６、ＵＰボタン１８、ＤＯＷＮボタン２０、モードボタン２２を意味している。ユーザは操作部４０２を操作することにより、チューニング設定、マスク設定、ジャイロセンサ(モーションセンサ５０)のしきい値設定、本体部４の出力論理の設定、クリア入力などを行うことができる。モーションセンサ５０の信号に基づいて光軸変位が検出されるとアラーム信号が生成され、このアラーム信号はクリア指示があるまで保持される。ユーザが操作部４０２を操作すると操作受付部２４０でこの操作が受け付けられ、ユーザが例えば光軸変位しきい値や距離判定しきい値を変更する操作を行うとメモリ３２に保存されている光軸変位しきい値、距離判定しきい値が更新される。

【0047】

通信部３４を通じてヘッド部２から受け取った受光情報は、送受信部３４０を通じて光軸変位制御部２４２、表示画面生成部２４４、出力生成部２４６に供給される。ヘッド部２から受け取った距離判定データは、ユーザが設定可能な出力論理２４８に基づいて出力生成部２４６により出力情報が生成され、この出力情報は出力回路２８を通じて出力ケーブル８を通じて外部機器に供給される。

【0048】

出力情報つまり判定ＯＮ/ＯＦＦ信号は、上述したようにヘッド部２で生成してもよいし、本体部４で生成してもよい。ヘッド部２と本体部４とを連結する中継ケーブル６の存在によってノイズの影響を受け易い。ヘッド部２で判定ＯＮ/ＯＦＦ信号を生成した場合において、中継ケーブル６を通じて本体部４に供給される判定ＯＮ/ＯＦＦ信号は二値化された信号であるためノイズの影響は受け難い。他方、本体部４で判定ＯＮ/ＯＦＦ信号を生成した場合には、この判定ＯＮ/ＯＦＦ信号をヘッド部で生成する必要がないためヘッド部２の回路基板が複雑になることを回避でき、ヘッド部２を小型化できる。

【0049】

送受信部３４０を通じてヘッド部２から受け取った受光情報、光軸変位検知信号は出力生成部２４６に供給される。出力生成部２４６は、ヘッド部２から受け取った受光情報に含まれる判定情報に基づいて、上述したように、ユーザが設定可能な出力論理２４８に従って出力情報を生成する。この出力情報は出力回路２８を通じて出力ケーブル８を通じて外部機器に供給される。また、出力回路２８は光軸変位検知信号を受け取ったときには、警報信号を外部に供給する。

【0050】

送受信部３４０を通じてヘッド部２から受け取った光軸変位検知信号は光軸変位制御部２４２に供給される。光軸変位制御部２４２が光軸変位検知信号を受け取ったときには、光軸変位検知信号を表示画面生成部２４４に供給する。表示画面生成部２４４は光軸変位検知信号を受け取ると、直ちにＯＥＬＤ１２に表示する表示画面を生成する。表示画面生成部２４４で生成した表示画面はディスプレイ制御部２５０に供給され、ディスプレイ制御部２５０は表示画面生成部２４４で生成した表示画面に基づいてＯＥＬＤ１２の光軸変位発生アラーム表示の描画を制御する。

【0051】

ヘッド部２から受け取った受光情報（判定しきい値を含む）は表示画面生成部２４４によって受け取られる。表示画面生成部２４４は受光情報に基づいてＯＥＬＤ１２に表示する表示画面を生成する。表示画面生成部２４４で生成した表示画面はディスプレイ制御部２５０に供給され、ディスプレイ制御部２５０は表示画面生成部２４４で生成した表示画面に基づいてＯＥＬＤ１２の現在値表示の描画を制御する。

【0052】

図８はジャイロセンサを搭載したときの処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１は、三角測距センサ２００のメーカが出荷時に行う初期設定の工程である。この初期設定ではジャイロセンサのサンプリング周波数や検出レンジが設定される。この初期設定はユーザが行ってもよい。設定したサンプリング周波数毎つまり所定時間毎にリセットされる。

【0053】

ステップＳ２において、三角測距センサ２００を適正に設置したときのジャイロセンサの初期姿勢（原姿勢）を基準として３軸の角速度情報を取得する。なお、後に説明するようにクリア処理が行われ、三角測距センサ２００が設置し直されたときには、この再設置後のジャイロセンサの姿勢を基準として３軸の角速度情報を取得し、現在のセンサの姿勢から一定以上の変位を検知した場合に、光軸変位が発生したことを示す情報を生成するのがよい。次のステップＳ３において、一定期間の３軸の角速度値を夫々平均して、３軸の現在の角速度情報を生成し、３軸の角速度情報から例えば最も大きな値を検出値とする（Ｓ４）。次のステップＳ５において、検出値がしきい値以上であるか否かを判別しＹＥＳつまり検出値がしきい値以上であるときには、ヘッド部２の光軸が変位して判定精度に影響を及ぼすとして、ステップＳ６に進んで、ＯＮ出力及び経過時間表示のための計測を開始する。このＯＮ信号及び経過時間の計測は、後に説明するクリア指示を受け付けるまで継続される。ＯＮ信号によって例えば動作表示灯Ａ、Ｂ、１４が赤色で点滅する。これにより、ユーザはヘッド部２の設置に関して異常が発生したことを知ることができる。このＯＮ出力及び光軸変位が発生した後の経過時間は本体部４のＯＥＬＤ１２に表示される。この表示例は後に説明する。

【0054】

ステップＳ６のＯＮ出力及び経過時間表示のための計測は、例えばＳＥＴボタン１６にクリア処理機能を割り付けている場合には、ユーザがＳＥＴボタン１６を押し下げてクリア操作するまで継続される（Ｓ７、Ｓ８）。したがって、光軸に変位が発生したという報知及び経過時間の表示などは、ユーザがこれを確認してクリア操作を行うまで持続され続ける。そして、ユーザのクリア操作によって初期状態に戻る。このクリア処理は、ＰＬＣ１０（図１）等の外部機器からの信号入力によるクリア指示によって行ってもよい。経過時間のタイマのクリア処理は、カウントの停止とカウント値のリセットとを含む。

【0055】

ユーザは、異常の報知が行われた後、後の説明するＯＥＬＤ１２のアラーム表示（「位置ずれ検知」の文字）を見ることで三角測距センサ２００を設置し直して光軸調整することになる。クリア処理を行った後、ジャイロセンサが再スタートする際に、ジャイロセンサの原姿勢を基準として３軸の角速度情報を取得するようにしてもよいし、異常報知後に光軸調整のために三角測距センサ２００を設置し直したときのジャイロセンサの姿勢を基準に３軸の角速度情報を取得するのがよい。

【0056】

図９はユーザの選択によりＯＥＬＤ１２に表示されるジャイロバーモニタ表示の例を示す。図９において参照符号１００はジャイロセンサのキャラクタを示す。ジャイロキャラクタ１００は互いに対抗する矢印付きの２つの円弧で構成され、ジャイロセンサが角速度を検出している最中は、図１０に図示するように例えば３つのコマを順次表示される。これにより２つの矢印付きの円弧がクルクルと回るキャラクタ１００をユーザが見ることで、ジャイロセンサが角速度を検出している最中であることを知ることができる。

【0057】

図９のジャイロバーモニタ表示において、参照符号１０２はバー形式で示す検出値を示す。この検出バー１０２は左から右に延びる程、大きな値であることを意味している。参照符号１０４はしきい値を示す縦ラインである。図９のジャイロバーモニタ表示において、参照符号１０６は、ヘッド部２がこれまでに取得した角度変化（光軸変位）の最大値を示す縦ラインを示す。しきい値を示す縦ライン１０４との差別化のために、最大値ライン１０６に例えば「Ｐ」というキャラクタ１０８を表示するのが好ましい。

【0058】

光軸変位に関するしきい値はユーザがＵＰボタン１８及び／又はＤＯＷＮボタン２０を操作することにより変更することができる。この変更はリアルタイムに、しきい値表示ライン１０４に反映され、しきい値を例えば大きくする操作が行われたときにはしきい値表示ライン１０４が左に移動する。

【0059】

ユーザのしきい値変更を簡便化するために、しきい値の大小の設定レベルを例えば５段階のクラスに分けて、僅かな光軸変位に敏感に反応するクラス１から比較的鈍感に反応するクラス５の中からユーザが選択できるようにするのが好ましい。ユーザが選択したクラスを例えば「１」乃至「５」のキャラクタ１１０で表示するのが好ましい。図１１の表示例は、しきい値ライン１０４の上にクラスキャラクタ１１０を表示する例を示す。図１１に図示のしきい値ライン１０４の上の「５」のクラスキャラクタ１１０は、ユーザが選択したクラスが「５」であることを示している。

【0060】

ヘッド部２のマイクロコンピュータ７０の処理において、前述したように、ジャイロセンサ５０が検出した角速度に基づいて算出した変位量がしきい値よりも大きいときには、異常発生信号として、光軸に変位が発生したことを示す異常検知信号を生成される。この異常発生信号は、光軸に変位が発生した場合、ユーザによるリセット入力または外部機器によるリセット入力を受け付けるまで維持される。

【0061】

異常検知信号は通信部７８を通じて本体部４に供給され、本体部４は異常発生信号を受けて、好ましくはＯＥＬＤ１２の表示が通常の運用表示から図１２に図示のアラーム表示に直ちに切り替わる。アラーム表示は「位置ずれ検知」を文字で表示した第１アラーム表示モードと、ジャイロセンサが検出した角速度に基づく変位量がしきい値以上であることを検出した時点からの経過時間を表示する第２アラーム表示モードを含む。この第１、第２のアラーム表示モードを交互に表示するのが好ましい。

【0062】

ヘッド部２のマイクロコンピュータ７０が時計機能を有しているときには、アラーム発生時つまりジャイロセンサが検出した角速度に基づく変位量がしきい値以上であることを検出した時点の時刻を表示してもよい。また、このアラーム発生時刻の表示と上述した経過時間の表示とを共にＯＥＬＤ１２に表示してもよいし、アラーム発生時刻の表示と経過時間の表示とを交互に表示してもよい。

【0063】

図１３は、上述した図８のステップＳ２～Ｓ６に関する処理を説明するためのフローチャートである。図１３を参照して、ジャイロセンサ５０が各軸の角速度ωを測定したら（Ｓ１１）、ジャイロセンサから角速度ωの測定値を取得し（Ｓ１２）、フィルタ処理を行う（Ｓ１３）。フィルタ処理は、取得した各軸の角速度ωの急峻な変化を時間方向になまらせるために例えば移動平均処理が行われる。このフィルタ処理した各軸の測定値に基づいて光軸変位の検知条件を満たすか否かの判定が行われる（Ｓ１４）。光軸変位の検知条件を満たすか否かの判定は、前述したしきい値との比較（図８のＳ５）で行われる。

【0064】

前述した図８のステップＳ４において、３軸の角速度情報から最も大きな値を検出値としたが、これに代えて次の値を検出値としてもよい。
（１）各軸の角速度ωの合成値、例えば各軸の角速度ωの二乗和を検出値とする。
（２）各軸の角速度ωを積分して各軸の角度θを算出し、各軸の基準角度θrからの角度変化Δθの中から最大の値を検出値として選択してもよい。ここに基準角度θrはチューニングにより設定してもよいし、各軸の角度θの移動平均値を基準角度θrとしてもよい。
（３）各軸の基準角度θrからの角度変化Δθの合成値を検出値としてもよい。

【0065】

図１３において、光軸変位の検知条件を満たすときには、ステップＳ１５からステップＳ１６に移行して報知処理が行われる。この報知処理は、図８のステップＳ６で説明したＯＮ出力、動作表示灯Ａ、Ｂ、１４の赤色点滅、ＯＥＬＤ１２のアラーム表示（図１２）を含む。

【0066】

＜報知処理＞
図１４は報知処理の処理内容を説明するためのフローチャートである。ステップＳ２１において光軸変位の検知フラグをＯＮする。そして、ステップＳ２２において、検知フラグのＯＮと同期してタイマを起動する。このタイマによって、前述した経過時間を計測する。また、ステップＳ２３において、光軸変位を検知したことをユーザに知らせるための報知処理を行う。この報知処理には、図１２を参照して説明した経過時間の表示が含まれる（Ｓ２４）。この報知処理はユーザのボタン操作又は外部機器からのクリア指示があるまで継続される（Ｓ２５）。クリア指示があれば、ステップＳ２６に移行して、光軸変位の検知フラグをＯＦＦする（Ｓ２６）。また、タイマをクリアし（Ｓ２７）、動作表示灯Ａ、Ｂ、１４の赤色点滅を停止し、ＯＥＬＤ１２の「位置ずれ検知の文字表示」及び「経過時間」の表示がクリアされ（Ｓ２８）、ＯＥＬＤ１２の表示は通常の運用時の表示に戻る。

【0067】

図１５は、上記の処理を説明するため機能ブロック図である。ヘッド部２のジャイロセンサ(モーションセンサ５０)の出力に基づいて生成された光軸変位発生検出信号は、ヘッド部側通信部７８と本体部側通信部３４との通信によって本体部４に供給され、本体部４において、前述した報知処理及び出力処理が行われる。

【0068】

実施例の三角測距センサ２００は、光軸変位発生検出信号が出力ケーブル８を通じてＰＬＣなどに供給される。出力ケーブル８は、判定用出力線と、光軸変位発生信号をＰＬＣなどに供給する異常検知用出力線とを含んでいるのが好ましい。光軸変位が発生したとしても、これが微小であれば、ＰＬＣなどの制御は停止させたくない場合も存在する。その一方で、どのタイミングから光軸変位が発生していたかを追跡できるのが好ましい。このためには、判定用と異常検知用の出力線は独立しているのが良く、ＰＬＣの制御動作とは独立して光軸変位の発生を確認できるのが良い。

【0069】

図１６は、出力ケーブル８を通じて光軸変位発生をＰＬＣなどに供給することに関連したブロック図である。光軸変位発生検出は一例であり、一般的な異常検出の判定及びその出力についても同様であると理解されたい。出力処理に関し、独立した出力線に異常検知状態出力を割り当てることなく、判定出力用の出力線を使って異常検知の出力を行うのが出力線の数を極力少なくする観点から好ましい。図１６のブロック図は、判定出力用の出力線を使って異常検知の出力を行う例を示している。

【0070】

前述したように、三角測距センサ２００は、ＯＮ／ＯＦＦの判定処理部２０２と、光軸変位発生検出などの異常検出処理部２０４とを有している。判定処理部２０２の出力は異常時出力反映部２０６によって、ＯＮ／ＯＦＦ判定出力に異常検出出力が反映されて、その結果が出力処理部２０８を通じて出力線２１０を通じてＰＬＣなどに供給される。出力線２１０として判定出力用の出力線が用いられる。異常時出力反映部２０６は、異常検出処理部２０４から異常発生信号を受け取ると、論理「ＯＦＦ」から強制的に論理「ＯＮ」に、又は論理「ＯＮ」から強制的に論理「ＯＦＦ」に切り替える処理が実行される。これにより、出力処理に関し、独立した出力線に異常検知状態出力を割り当てることなく、判定出力用の出力線２１０を使って異常検知の出力を行うことができる。これにより、出力ケーブル８の出力線の数を少なくすることができる。

【0071】

ユーザは、異常発生時に出力をどのように動作させるかを設定できるのが好ましい。選択肢として例えば３つの選択肢を用意するのがよい。第１の選択肢は「無効」であり、第２の選択肢は「強制ＯＮ」であり、第３の選択肢は「強制ＯＦＦ」である。

【0072】

図１７は、ユーザが「強制ＯＮ」を選択した場合を説明するための図である。異常発生を検出するとこれに同期して、判定出力用の出力線２１０を通じた出力が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に強制的に切り替わる。これにより、運用時の通常の動作状態とは異なる出力状態を作ることで異常検知情報を報知することができ、また、ＰＬＣｂなどの外部機器で異常検知を確認でき、異常発生のタイミングを追跡できる。なお、この判定出力用の出力線２１０を使った異常検知信号の出力は、光軸変位の検知に限らず、ジャイロセンサの破損エラー、誤配線エラーなどの汎用の異常状態を含む。

【0073】

判定出力用の出力線を通じた異常検知出力はユーザによる選択に限らず、本体部４の内部処理で異常が発生したときに、判定出力論理の設定に連動して自動的に強制ＯＮ又は強制ＯＦＦを規定するようにしてよい。図１８はこのオート処理を説明するためのフローチャートである。判定出力論理が「N.O.」に設定されているときには、ステップＳ３１からステップＳ３２に移行し、通常時はＯＮ判定のときには、ステップＳ３３に進んでＯＮ出力される。ＯＦＦ判定のときにはステップＳ３４をパスしてステップＳ３５でＯＦＦ出力される。異常が発生するとステップ３４からステップＳ３６に進んで強制的に例えばＯＮ出力される。

【0074】

出力論理が「N.C.」に設定されているときには、ステップＳ３１からステップＳ３７に移行し、通常時はＯＮ判定のときには、ステップＳ３８に進んでＯＦＦ出力される。ＯＦＦ判定のときにはステップＳ３９をパスしてステップＳ４０でＯＮ出力される。異常が発生するとステップ３９からステップＳ４１に進んで強制的に例えばＯＦＦ出力される。

【0075】

上述したように、判定出力用の出力線を通じて異常検知出力を行うことで、異常検知出力のための出力線を追加で設ける必要が無くなる。この出力処理に関し、図１９を参照して一連の処理を説明する。

【0076】

ステップＳ４１において判定に関する判定出力論理の設定が行われ、次のステップＳ４２において、異常検知したときの異常検知出力論理の設定が行われる。ステップＳ４３において、判定に関する出力論理が「N.O.」に設定されているときには、ステップＳ４４に進み、異常検知出力論理が有効か否かを判別し、「有効」であるときには、ステップＳ４５に進んで異常検知出力論理として「強制ＯＮ」が選択されているか否かを判定し、ＹＥＳつまり「強制ＯＮ」が選択されているときには、ステップＳ４６乃至Ｓ４８の処理が行われる。このステップＳ４６乃至Ｓ４８は、図８などで説明したジャイロセンサが検出した各軸の角速度ωに基づいて光軸変位の検知条件を満たすか否かの処理と同じである。ステップＳ４８において、光軸変位の検知条件を満たすときにはステップＳ４９に進んで、図１６を参照して説明したように判定出力としてＯＮ信号が生成される。つまり、強制的にＯＮ信号が生成される。このＯＮ信号はクリア指令があるまで継続される（Ｓ５０）。

【0077】

上記ステップＳ４８において、光軸変位の検知条件を満たさないときには、ステップＳ５１に進んで、N.O.論理に基づいて通常の判定出力処理が実行される。図２０は、N.O.論理に基づく通常の判定出力処理を説明するためのフローチャートである。図２０を参照して、ステップＳ５１１において、受光部６４からの受光信号に基づいて測定対象の状態量、例えばワークまでの距離を測定し、次のステップＳ５１２において、測定した測定対象の状態量に基づいて判定条件を満たすか否か、つまり状態量がしきい値よりも大きいか否かを判定し、判定条件を満たすときには、ステップＳ５１３からステップＳ５１４に進んで判定出力としてＯＮ信号を生成する。ステップＳ５１３において、判定条件を満さないときには、ステップＳ５１５に進んで判定出力としてＯＦＦ信号を生成する。

【0078】

上記ステップＳ４４において、異常検知出力論理が無効のときには、ステップＳ５２に進んで、図２０を参照して前述したN.O.論理に基づいて通常の判定出力処理が実行される。

【0079】

図１９のステップＳ４５において、強制ＯＦＦが選択されているときには、ステップＳ５３に移行して、強制ＯＦＦ設定での出力処理が行われる。この強制ＯＦＦ設定での出力処理では、前述したステップＳ４９に相当する処理として、判定出力としてＯＦＦ信号が生成される。つまり、強制的にＯＦＦ信号が生成される。このＯＦＦ信号はクリア指令があるまで継続される。

【0080】

図１９のステップＳ４３において判定出力論理がN.C.論理が設定されているときにはステップＳ５４に進んで、N.C.論理に基づいて出力処理が実行される。図２１は、N.C.論理に基づく通常の判定出力処理を説明するためのフローチャートである。図２１を参照して、ステップＳ５４１において、受光部６４からの受光信号に基づいて測定対象の状態量を測定し、次のステップＳ５４２において、測定した測定対象の状態量に基づいて判定条件を満たすか否か、つまり状態量がしきい値よりも大きいか否かを判定し、判定条件を満たすときには、ステップＳ５４３からステップＳ５４４に進んで判定出力としてＯＦＦ信号を生成する。ステップＳ５４３において、判定条件を満さないときには、ステップＳ５４５に進んで判定出力としてＯＮ信号を生成する。

【0081】

図２２は、異常検知出力論理を自動的に生成する処理の一例を説明するためのフローチャートである。三角測距センサ２００の判定結果の出力論理として、N.O.出力論理が設定されているときには、異常検知出力は強制的にＯＮされる。他方、N.C.出力論理が設定されているときには、異常検知出力は強制的にＯＦＦされる。

【0082】

前述した図１９のステップＳ４５において、異常検知出力論理がユーザによって設定されていないときには、ステップＳ４５から図２２に示す処理が行われ、内部処理により判定出力論理に対応した異常時の出力信号が自動生成される。図２２を参照して、ステップＳ６１において、通常の判定における出力論理の変更の有無が判定され、N.O.出力論理が設定されているときには、ステップＳ６２乃至Ｓ６４の処理が行われる。このステップＳ６２乃至Ｓ６４は、図８などで説明したジャイロセンサが検出した各軸の角速度ωに基づいて光軸変位の検知条件を満たすか否かの処理と同じである。ステップＳ６４において、光軸変位の検知条件を満たすときにはステップＳ６５に進んで、判定出力としてＯＮ信号が生成される。つまり、光軸変位発生を意味するＯＮ信号が強制的に生成される。このＯＮ信号はクリア指令があるまで継続される（Ｓ６６）。

【0083】

ステップＳ６４において、光軸変位の検知条件を満たさないときにはステップＳ６７に進んで、図２０を参照して説明したN.O.論理に基づいて通常の判定出力処理が実行される。前述したステップＳ６１において、N.C.出力論理が設定されているときには、図２３に示す処理が行われ、内部処理により判定出力論理に対応した異常検知出力信号が自動生成される。

【0084】

ステップＳ６８において、N.C.出力論理が設定されていると判定されたときにはステップＳ６９乃至Ｓ７１の処理が行われる。このステップＳ６９乃至Ｓ７１は、図８などで説明したジャイロセンサが検出した各軸の角速度ωに基づいて光軸変位の検知条件を満たすか否かの処理と同じである。ステップＳ７１において、光軸変位の検知条件を満たすときにはステップＳ７２に進んで、判定出力としてＯＦＦ信号が生成される。つまり、光軸変位発生を意味するＯＦＦ信号が強制的に生成される。このＯＦＦ信号はクリア指令があるまで継続される（Ｓ７３）。ステップＳ７１において、光軸変位の検知条件を満さないときには、ステップＳ７４に進んで、図２１を参照して説明したN.C.論理に基づく通常の出力処理が行われる。

【0085】

＜ジャイロセンサ及び加速度センサを搭載＞
モーションセンサ５０としてジャイロセンサ及び加速度センサをヘッド部２に搭載したときの処理を説明すると、ジャイロセンサは三角測距センサ２００の電源がＯＦＦのときのヘッド部２の光軸変位や緩慢な長時間に亘る光軸変位を検知することができない。加速度センサは、基準となる原姿勢又はヘッド部２を設置し直した後の加速度センサの姿勢に基づくチューニング後の変位（「傾き」という。）を検知できる。したがって、加速度センサによって、ジャイロセンサによって検知できない時のヘッド部２の光軸変位を検知することができる。この加速度センサによる補完により、通常の運用におけるヘッド部２の想定可能な光軸変位を検知できる。すなわち、ヘッド部２を設置するときに、その光軸調整のために回転角度を調整することができる取付具によって所望の場所にヘッド部２が固定される。したがって、想定可能な光軸変位は回転方向の動きを伴う。回転方向の光軸変位の動きは、ジャイロセンサ、加速度センサの相互補完によって検知可能である。

【0086】

図２４は、モーションセンサ５０としてジャイロセンサ及び加速度センサを搭載したときの処理の一例を説明するためのフローチャートである。ステップＳ８１においてユーザが三角測距センサ２００の電源をＯＮすると、ジャイロセンサからの現在の３軸の角速度情報を取得する（Ｓ８２）。次に、加速度センサからの加速度情報を取得し、この加速度情報から傾きを算出する（Ｓ８３）。傾きの基準値が記憶されているときにはステップＳ８４からステップＳ８５に進んで、算出された傾きと基準値との差がしきい値以上であるか否かを判定する。この判定において、加速度センサの原姿勢に基づいて基準値を決定してもよいし、その後、光軸調整のために三角測距センサ２００を設置し直したときの加速度センサの姿勢に基づくチューニング後の値に基づいて決定してもよい。

【0087】

ステップＳ８５において、ＹＥＳつまり算出された傾きと基準値との差がしきい値以上であるときには、ステップＳ８６に進んで、異常発生（光軸変位発生）のＯＮ信号の出力と共に、または、これに代えてＯＥＬＤ１２の表示が図１２に図示のアラーム表示に直ちに切り替わる。また、前述した経過時間を計測するためのタイマが起動され、アラーム表示にリアルタイムに経過時間が表示される。この報知処理はユーザのボタン操作又は外部機器からのクリア指示があるまで継続される（Ｓ８７）。クリア指示があれば、ステップＳ８８に移行して、異常検知出力がＯＦＦされ、また、経過時間を計測するタイマがクリアされる。また、動作表示灯Ａ、Ｂ、１４の赤色点滅を停止し、ＯＥＬＤ１２の「位置ずれ検知」の文字表示及び「経過時間」の表示がクリアされる。

【0088】

前記ステップＳ８４において、ＮＯつまり傾きの基準値が記憶されていないときには、ステップＳ８９に進んでチューニング要求の有無が判定され、チューニング要求があればステップＳ９０に進んでチューニング要求時に算出された傾きを基準値として記憶する。

【0089】

前記ステップＳ８５において、ＮＯつまり前記算出された傾きと基準値との差がしきい値よりも小さいときには、ステップＳ９１に進んで、ジャイロセンサから３軸の角速度情報を取得し、次のステップＳ９２において、一定期間の３軸の角速度値を夫々平均して、３軸の現在の角速度情報を生成する。次のステップＳ９３において、３軸の角速度情報から例えば最も大きな値を検出値とする（Ｓ９３）。次のステップＳ９４において、検出値がしきい値以上であるか否かを判別しＹＥＳつまり検出値がしきい値以上であるときには、ヘッド部２の光軸が所定値によりも変位したとして、ステップＳ８６に進んで、検知出力をＯＮすると共に報知処理が実行される。このＯＮの検知出力は前述のクリア指示を受け付けるまで継続される。

【0090】

図２５は加速度センサから取得した情報に基づいて光軸変位を検知するのに必要とされる基準値に関する処理の一例を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１０１において、基準値がチューニング済みか否かの判定が行われ、基準値が記憶されていれば、ステップＳ１０２に進んでチューニング指示の有無が判定される。チューニング指示が無ければ、ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進んで、加速度センサにより各軸の加速度aが測定され、次のステップＳ１０４において、加速度センサから各軸の加速度aの測定値を取得し、この測定値はフィルタ処理される（Ｓ１０５）。このフィルタ処理は、取得した各軸の加速度aの急峻な変化を時間方向になまらせるために例えば移動平均処理が行われる。

【0091】

このフィルタ処理した各軸の加速度aの測定値に基づいて光軸変位の検知条件を満たすか否かの判定が行われる（Ｓ１０６）。光軸変位の検知条件を満たすか否かの判定は、しきい値との比較で行われる。光軸変位の検知条件を満たすときには、ステップＳ１０８で前述した強制ＯＮ出力、報知処理が行われる。

【0092】

上記ステップＳ１０６において、例えば下記の２ついずれかに基づいて光軸変位の検知条件を満たすか否かの判定が行われる。
（１）各軸の加速度aと対応する各軸の基準値arの差分値Δaの中から最大の測定値を選択して、この最大の測定値に基づいて光軸変位の検知条件を満たすか否かを判定する。
（２）各軸の差分値Δaの合成値、例えば各軸の差分値Δaの二乗和を測定値として算出して、算出した測定値に基づいて光軸変位の検知条件を満たすか否かを判定する。

【0093】

ステップＳ１０２およびステップＳ１０９においてチューニング指示があるときには、ステップＳ１１０に進んでチューニング処理が実行される。図２６はチューニング処理の一例を説明するためのフローチャートである。図２６を参照して、ステップＳ１２１において、加速度センサにより各軸の加速度aを測定する。次にチューニング指示に従うタイミングで、加速度センサからの各軸の加速度aを取得する（Ｓ１２２）。この取得した各軸の加速度aをフィルタ処理し（Ｓ１２３）、そしてチューニングが完了したらステップＳ１２４からステップＳ１２５に進んで、チューニングにより得られた各軸の加速度aを基準値として保存する。

【0094】

以上、光学式三角測距センサ２００のヘッド部２を例に具体的に説明したが、本発明はヘッド部２と本体部４とを一つの筐体に収容した三角測距センサに適用できるのは勿論であり、また、本発明は、光量タイプ、ＴＯＦ(Time Of Flight)、距離設定型変位センサを含む光電センサにも適用可能である。また、本発明は、投光部５２と受光部６４とを一つの筐体２に収容した反射型の光電センサに限定されない。投光部と受光部とを別の筐体に収容した透過型の光電センサにも適用可能であり、この場合、少なくとも投光部にモーションセンサ５０を設置するのがよい。

【符号の説明】

【0095】

２００ 光学式三角測距センサ
２ 光学式三角測距センサのヘッド部
４ 光学式三角測距センサの本体部
１２ 本体部のＯＥＬＤ（表示部）
１４ 本体部の動作表示灯
１８ ＵＰボタン
２０ ＤＯＷＮボタン
２８ 本体部の出力部
５０ モーションセンサ
５２ ヘッド部の投光部
６４ ヘッド部の受光部
７０ マイクロコンピュータ
１６４ 光軸変位信号生成部
Ａ ヘッド部の前面動作表示灯ユニット
Ｂ ヘッド部の出力部動作表示灯

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】