1.本公开涉及一种位移传感器。
背景技术：
2.现今，作为位移传感器，已知有使用三角测量的原理对要测定的对象物的位移、表面形状等进行测定的位移传感器(例如参照专利文献1)。这种位移传感器使光从投光部照射至对象物，由图像传感器等受光部接收来自该对象物的反射光，并输出根据该受光信号而得到的测定值信号来进行对象物的位移、表面形状等的测定。现有技术文献专利文献
3.专利文献1：日本特开2013-011566号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
4.其中，在反射率按照对象物的每个测定部位而骤变的情况下，在进行多次反馈调整之后终于受光量稳定，因此需要经过多次反馈调整的测定。然而，仅设为简单地进行多次反馈调整的结构的话，到受光量稳定为止花费调整时间，有在其过渡期得不到正确的测定结果的担忧。用于解决课题的方案
5.本公开的一个方式的位移传感器控制：投光部，其包含向被检测物投光的投光元件和控制所述投光元件的投光控制电路；受光部，其包含接收来自所述被检测物的反射光的图像传感器和控制所述图像传感器的受光控制电路，输出与所述图像传感器所接收的所述反射光对应的图像信号；控制部，其执行反馈控制，基于所述图像信号的受光水平，对包含所述投光元件的投光量以及所述图像传感器的受光量的至少一个的操作量进行调整；以及存储部，其存储针对所述操作量的调整值，所述控制部构成为，当所述受光水平在第一范围内时进行所述反馈控制，当所述受光水平在第一范围内时进行所述反馈控制。发明的效果
6.根据本公开的一个方式，可提供能够缩短调整时间的位移传感器。
附图说明
7.图1是示出位移传感器的电气结构的框图。图2是投受光量反馈控制的流程图。图3是投受光量的调整处理的流程图。图4是示出位移传感器的动作的说明图。图5是示出位移传感器的动作的说明图。图6是示出位移传感器的处理的说明图。
图7是示出位移传感器的处理的说明图。图8是示出位移传感器的处理的说明图。图9是示出位移传感器的处理的说明图。图10是示出位移传感器的处理的说明图。图11是示出位移传感器的处理的说明图。
具体实施方式
8.以下，根据附图对一个实施方式进行说明。图1所示的位移传感器10将检测光l1投射于被检测物w，检测被检测物w的位移、形状等。
9.如图1所示，位移传感器10具有投光部11、受光部12、控制部13、存储部14、以及输入输出部15。投光部11包含投光元件11a和投光控制电路11b。受光部12包含图像传感器12a和受光控制电路12b。投光元件11a朝向被检测物w投射检测光l1。投光元件11a例如是激光二极管。投光控制电路11b控制投光元件11a。从投光元件11a投射出的检测光l1由被检测物w反射。其反射光l2向受光部12的图像传感器12a射入。
10.如图4、图5所示，图像传感器12a具有多个受光单元12s。本实施方式的图像传感器12a是cmos图像传感器。另外，作为图像传感器12a，能够使用ccd图像传感器、psd等具有多个受光单元12s的元件。图像传感器12a将由各受光单元12s接收到的反射光l2转换成与该反射光l2的受光量对应的电压水平的电信号并输出。
11.受光控制电路12b控制图像传感器12a。受光控制电路12b生成从图像传感器12a输出的电信号、即与图像传感器12a接收的反射光l2的光量对应的图像信号s12。受光部12输出该图像信号s12。图像信号s12包含图像传感器12a的各受光单元12s的受光水平。受光水平是与各受光单元12s的受光量成比例的值。也就是说，图像信号s12是与图像传感器12a的受光面中的受光量分布相当的时间顺序的信号(受光波形)。
12.控制部13基于来自受光部12的图像信号s12，对图像传感器12a中的反射光l2的受光中心位置进行检测。而且，控制部13根据该受光中心位置来测定被检测物w的位移量。
13.如图4所示，位移传感器10具有投光透镜21以及受光透镜22。从投光元件11a投射的检测光l1透射投光透镜21而向被检测物w照射。由被检测物w反射后的反射光l2透射受光透镜22而向图像传感器12a射入。图像传感器12a具有多个受光单元12s。
14.控制部13检测实线所示的被检测物w所反射的反射光l2的受光中心位置o1。例如，控制部13检测在图像信号s12中变得最大的受光水平(受光量)的受光单元12s的位置作为受光中心位置o1。另外，在图像信号s12中，在多个受光单元12s的受光量为饱和值的情况下，控制部13检测成为饱和值的多个受光单元12s的位置作为受光中心位置o1。
15.接着，在被检测物w移动至单点划线所示的位置的情况下，该被检测物w所反射的反射光l2在图像传感器12a中向与实线所示的反射光l2不同的位置射入。也就是说，受光中心位置o2根据从位移传感器10到被检测物w的表面为止的距离而变化。控制部13检测该反射光l2的受光中心位置o2。上述受光中心位置o1、o2的差与被检测物w的位移量对应。另外，通过使被检测物w相对于位移传感器10沿与检测光l1的光轴正交的方向相对移动，也能够
检测被检测物w的有无、被检测物w的表面形状等。
16.输入输出部15构成为能够在与连接于位移传感器10的外部设备之间进行通信。通信为有线通信或无线通信。输入输出部15例如朝向外部设备发送控制部13的检测结果。另外，输入输出部15接收针对位移传感器10的控制信号、设定值等。
17.存储部14存储进行控制部13的各种处理动作时的各种信息。存储部14所存储的信息包含位移传感器10的设定值、变更值。设定值、变更值是用于调整投光元件11a的投光量、图像传感器12a的受光量的值。作为调整投光量的值，例如包含驱动投光元件11a的投光时间、向投光元件11a供给的驱动电压等。作为调整受光量的值，例如包含受光部12的曝光时间、将从受光部12输出的信号放大的放大率等。另外，设定值、变更值包含初始值、从外部设备接收到的值、通过示教处理而设定的值等。
18.控制部13具有进行基于来自图像传感器12a的图像信号s12来调整投光元件11a的投光量(投光时间)、图像传感器12a的受光量(曝光时间)的投受光量反馈控制的功能。图像传感器12a的反射光l2的受光量根据被检测物w的表面的反射状态而变化。如上所述，控制部13检测在图像传感器12a中接收反射光l2的受光中心位置。在图像传感器12a的受光量较多或较少的情况下，有时检测的受光中心位置产生误差。因此，控制部13以使受光量在最佳值范围(基准范围)内的方式调整投受光量。
19.投光量的调整能够根据从投光元件11a射出检测光l1的投光时间来调整。投光控制电路11b间歇性地驱动投光元件11a，使检测光l1呈脉冲状。射出检测光l1的时间越长，则投光量越多。控制部13对投光控制电路11b设定投光时间。
20.受光量的调整能够根据图像传感器12a使反射光l2射入的曝光时间来调整。受光控制电路12b以使图像传感器12a间歇性地曝光的方式控制图像传感器12a。若延长曝光时间，则反射光l2向图像传感器12a射入的时间变长，也就是说，受光量变多。控制部13对受光控制电路12b设定曝光时间。
21.另外，控制部13具有执行调整处理的功能。调整处理例如是存储针对图5所示的被检测物w2的调整值的处理。被检测物w2具有反射率互不相同的多个部分，反射率不均匀。具体而言，被检测物w2具有由高反射率的材料(例如铝等金属)构成的部位wa和由低反射率的材料(例如黑色树脂)构成的部位wb。
22.在这样的被检测物w2中，在测定部分从高反射率的部位wa变更至低反射率的部位wb的最初的测定中，有时受光水平过小。关于这样的被检测物w2，在调整处理中，控制部13将以使图像传感器12a的受光量接近最佳值范围的方式设定的值作为第一调整值而存储于存储部14。因此，在受光水平过大的情况下，通过根据存储部14所存储的第一调整值对操作量、即投光量和受光量的至少一个进行调整，能够缩短受光量调整所花费的时间。
23.另外，在被检测物w2中，在测定部分从低反射率的部位wb变更至高反射率的部位wa的最初的测定中，有时测定部分的反射率骤变，受光水平过大。关于这样的被检测物w2，在调整处理中，控制部13将以使图像传感器12a的受光量接近最佳值范围的方式设定的值作为第二调整值而存储于存储部14。因此，在受光水平过小的情况下，通过根据存储部14所存储的第二调整值对操作量、即投光量和受光量的至少一个进行调整，能够缩短受光量调整所花费的时间。
24.[调整处理]
图3示出投受光量的调整处理。首先，在步骤51中，设置第一个工件。第一个工件是高反射率的工件。例如，设置图5所示的被检测物w2的部位wa作为第一个工件。
[0025]
接着，在步骤52中，控制部13对第一个工件受光量实施反馈控制。接着，在步骤53中，控制部13基于受光水平来判定受光量是否为最佳值。也就是说，控制部13判定通过步骤52的反馈控制而调整后的受光量是否为最佳值。在受光量为最佳值的情况(判定：是)下，移至步骤54。
[0026]
在步骤54中，控制部13保存与调整后的受光量对应的受光水平作为第一个工件的调整值(第一调整值)。例如，控制部13将第一调整值存储于图1的存储部14。
[0027]
接着，在步骤55中，设置第二个工件。第二个工件是低反射率的工件。例如，设置图5所示的被检测物w2的部位wb作为第二个工件。
[0028]
接着，在步骤56中，控制部13对第二个工件受光量实施反馈控制。接着，在步骤57中，控制部13基于受光水平来判定受光量是否为最佳值。也就是说，控制部13判定通过步骤56的反馈控制而调整后的受光量是否为最佳值。在受光量为最佳值的情况(判定：是)下，移至步骤58。
[0029]
在步骤58中，控制部13保存与调整后的受光量对应的受光水平作为第二个工件的调整值(第二调整值)。例如，控制部13将第二调整值存储于图1的存储部14。
[0030]
然后，控制部13结束调整处理。当在步骤53中受光量并非最佳值的情况(判定：否)下，控制部13移至步骤59。在步骤59中，控制部13判定是否能够进行受光量的调整。在能够进行受光量的调整的情况(判定：是)下，控制部13移至步骤52，实施反馈控制。另一方面，在不能进行受光量的调整的情况(判定：否)下，控制部13移至步骤60，实行错误处理，结束处理。例如，控制部13在错误结束处理中，经由图1的输入输出部15通知不能进行受光量调整的内容、无法存储第一调整值的内容等。另外，在错误结束处理中，也可以在未图示的显示部显示错误的内容。
[0031]
另外，当在步骤57中受光量并非最佳值的情况(判定：否)下，控制部13移至步骤61。在步骤61中，控制部13判定是否能够进行受光量的调整。在能够进行受光量的调整的情况(判定：是)下，控制部13移至步骤56，实施反馈控制。另一方面，在不能进行受光量的调整的情况(判定：否)下，控制部13移至步骤62，执行错误处理，结束处理。例如，控制部13在错误结束处理中，经由图1的输入输出部15通知不能进行受光量调整的内容、无法存储第二调整值的内容等。另外，在错误结束处理中，也可以在未图示的显示部显示错误的内容。
[0032]
[投受光量反馈控制]图2示出投受光量反馈控制。首先，在步骤31中，控制部13获取受光水平。
[0033]
接着，在步骤32中，控制部13基于受光水平来判定受光量是否在最佳值范围内。当受光量在最佳值范围内的情况(判定：是)下，控制部13移至步骤31。另一方面，当受光量不在最佳值范围内的情况(判定否)下，控制部13移至步骤33。
[0034]
在步骤33中，控制部13判定调整是否有效。例如，在图1所示的存储部14存储有模式信息。模式信息包含示出调整是有效还是无效的信息(标志)。控制部13基于模式信息来判定调整是否有效。控制部13在调整有效的情况(判定：是)下移至步骤34，在调整并非有效
的情况(判定：否)下移至步骤38。另外，控制部13也可以在图1所示的存储部14中，在第一调整值和第二调整值的至少一方为规定值的情况下判定为调整无效。规定值例如能够使用不能设定为第一调整值以及第二调整值的值，例如能够使用“0”。
[0035]
在步骤34中，控制部13判定受光水平是否为规定值x1以上。规定值x1是比最佳值范围大的第一水平。该第一水平是饱和水平或接近饱和水平的水平。在受光水平为规定值x1以上的情况(判定：是)下，控制部13移至步骤35。
[0036]
在步骤35中，控制部13进行投受光量调整。此时，控制部13使用饱和时设定值，也就是说使用利用高反射率的工件而设定的第一调整值。控制部13从图1所示的存储部14读取第一调整值，进行针对投光部11的投光量调整和针对受光部12的受光量调整。第一调整值包含调整投光量和受光量的至少一方的调整值作为操作量。控制部13根据第一调整值来进行投受光量调整。
[0037]
若进行投受光量调整，则控制部13移至步骤31。在步骤34中，在受光水平小于规定值x1的情况(判定：否)下，控制部13移至步骤36。
[0038]
在步骤36中，控制部13判定受光水平是否为规定值x2以下。规定值x2是比最佳值范围小的第二水平。该第二水平是接近零水平的水平。在受光水平为规定值x2以下的情况(判定：是)下，控制部13移至步骤37。
[0039]
在步骤37中，控制部13进行投受光量调整。此时，控制部13使用无受光量的设定值，也就是说使用利用低反射率的工件而设定的第二调整值。控制部13从图1所示的存储部14读取第二调整值，进行针对投光部11的投光量调整和针对受光部12的受光量调整。第二调整值包含调整投光量和受光量的至少一方的调整值作为操作量。控制部13根据第二调整值来进行投受光量调整。
[0040]
若进行投受光量调整，则控制部13移至步骤31。在步骤36中，在受光水平并非为规定值x2以下的情况(判定：否)下，控制部13移至步骤38。
[0041]
在步骤38中，控制部13判定受光水平是否比最佳值范围大。在受光水平比最佳值范围大的情况(判定：是)下，控制部13移至步骤39。
[0042]
在步骤39中，控制部13设为投受光量减少。例如，控制部13将从针对投光部11和受光部12的当前的设定值(投光时间、曝光时间)减去规定的变更值而得的结果作为新的设定值而对投光部11和受光部12设定。变更值可以是恒定值，也可以是可变的值。
[0043]
另外，控制部13将投受光量的当前值乘以使投受光量减少的系数(减少系数)而得的结果的值设定为新的设定值，调整投受光量。减少系数例如是如“0.8”那样小于“1”的值。另外，减少系数也能够根据受光水平和最佳值范围而变更。例如，受光水平与最佳值范围的差越大，则减少系数越小。而且，控制部13在使投受光量减少时移至步骤31。
[0044]
另一方面，在步骤38中，在受光水平为最佳值范围以下的情况(判定：否)下，控制部13移至步骤40。在步骤40中，控制部13设为投受光量增加。例如，控制部13将针对投光部11及受光部12的当前的设定值(投光时间、曝光时间)加上规定的变更值而得的结果作为新的设定值而对投光部11和受光部12设定。变更值可以是恒定值，也可以是可变的值。另外，设为投受
光量减少时的变更值和设为投受光量增加时的变更值可以是相同值，并且也可以不同。
[0045]
另外，控制部13将投受光量的当前值乘以使投受光量增加的系数(增加系数)而得的结果的值设定为新的投受光量。增加系数例如是如“1.2”那样比“1”大的值。另外，增加系数也能够根据受光水平和最佳值范围而变更。例如，受光水平与最佳值范围的差越大，则增加系数越大。而且，控制部13在使投受光量增加时移至步骤31。
[0046]
(作用)接下来，对本实施方式的位移传感器10的作用进行说明。图6、图7示出图像传感器12a的受光波形。图6、图7中，横轴是受光单元12s的单元位置，纵轴是受光量(受光水平)。图6中，标注有影线的区域h1示出针对反射量较多的被检测物w的最佳值范围。图7中，标注有影线的区域h2示出针对反射量较少的被检测物w的最佳值范围。另外，最佳值范围也可以是相同的受光量。
[0047]
图6、图7中，实线所示的受光波形f11、f21示出适于峰值位置的检测的波形。单点划线所示的受光波形f12、f22示出受光量(受光水平)比最佳值范围低时。在该情况下，以向受光波形f11、f21接近的方式使操作量(投光量、受光量)增加。双点划线所示的受光波形f13、f23示出受光量(受光水平)比最佳值范围高时。在该情况下，以向受光波形f11、f21接近的方式使操作量(投光量，受光量)减少。在图6所示的受光波形f13中，直线状的部分示出在很多受光单元12s中受光量饱和的情况。
[0048]
图8、图9示出被检测物w的反射率与调整值的关系。另外，图8、图9示出使用投光时间的调整作为调整值的情况。图8、图9中，区域h21示出受光量的最佳值范围，区域h22示出饱和状态的范围，区域h23示出受光量不足的范围。区域h22与区域h23之间的范围相当于第一范围。在一例中，第一范围是比受光水平的第二水平(规定值x2)大且比受光水平的第一水平(规定值x1)小的范围。在一例中，第一范围设定为比区域h21、即受光量(受光水平)的最佳值范围大。
[0049]
图8、图9中，点p11示出测定图5所示的被检测物w2的部位wb时的投光时间。点p12示出对部位wa而言最佳的投光时间。在其调整状态下，接着测定图5所示的被检测物w2的部位wa。在该情况下，由于部位wa为高反射率，所以如点p21所示，受光量成为饱和状态。
[0050]
在仅实施反馈控制的情况下，通过如图9所示的点p21、p22、p23那样反复进行反馈控制，来使受光量逐渐减少，从而在最佳值范围内。另一方面，在本实施方式的位移传感器10中，由于图8所示的点p21的受光量(受光水平)饱和，所以根据第一调整值而在一次调整中调整投光时间。
[0051]
控制部13例如通过a/d转换(模数转换)来从图像信号s12得到受光水平。在该受光水平为输入范围的最大值(a/d转换的最大值)的情况下，该受光单元12s为饱和单元。控制部13对饱和单元的数量进行计数，判定其计数值(饱和单元数)是否为规定值n以上。规定值n与在使受光量步进地增减的反馈控制中能够在短时间内接近最佳值范围的受光水平对应地设定。例如，在受光量的最大值(峰值)稍微超过饱和水平的情况下，多个受光单元12s成为饱和单元。在该情况下，能够通过多次反馈控制使受光水平(受光量)比饱和值小，从而能够在最佳值范围内或者接近最佳值范围。
[0052]
另一方面，若如图6的双点划线所示的受光波形f13那样饱和单元数较多，则受光水平的最大值(峰值)与饱和值相比极大，从而有时即使反复进行反馈控制，也无法低于饱
和值。
[0053]
如图11所示，受光量在时刻t21饱和。时刻t22示出多次反馈控制之后的受光波形。在该情况下，处于受光水平饱和的状态。时刻t23示出进一步多次反馈控制之后的受光波形。在该受光波形中，峰值也比最佳值范围高。但是，由于判明峰值，所以如在时刻t24示出的受光波形那样使受光波形的峰值在最佳值范围内。这样，使受光量(受光水平)接近最佳值范围需要时间。
[0054]
在本实施方式的位移传感器10中，在饱和单元数为规定数n以上的情况下，通过使用存储部14所存储的第一调整值，能够容易地使操作量(投光量、受光量)在最佳值范围内或者接近最佳值范围。另外，由于能够通过一次调整来调整操作量(投光量、受光量)，所以能够缩短调整时间。而且，短时间地得到稳定的测定结果。
[0055]
图10示出搬运多个被检测物w2时的测定状态和受光波形。在时刻t11、t12、t13、t14、t15，测定部位wa、部位wb、搬运路径、部位wa、部位wb。
[0056]
当在时刻t11测定了部位wa的状态下，当在时刻t12测定部位wb时光量变得不足。因此，如时刻t12 1所示，控制部13使用第二调整值来增加受光波形的受光量。根据该受光波形，控制部13能够测定部位wb。
[0057]
接着，在时刻t13，没有被检测物w2，接收搬运路径的反射光。接着，在时刻t14，测定被检测物w2的部位wa。此时，由于处于根据第二调整值而使受光量增加了的状态，所以部位wa的受光波形成为饱和状态。因此，如时刻t14 1所示，控制部13使用第一调整值来减少受光波形的受光量。根据该受光波形，控制部13能够测定部位wa。
[0058]
控制部13通过投受光量的调整处理，设定第一调整值和第二调整值，并将其存储于存储部14。因此，在调整处理中，通过设置成为检测对象的被检测物w2，能够容易地设定第一调整值和第二调整值。
[0059]
在投受光量的调整处理中，控制部13将通过反馈控制而调整后的调整值作为第一调整值、第二调整值而存储于存储部14。因此，能够容易地设定并存储适于反馈控制时的工件的第一调整值、第二调整值。
[0060]
如上所述，根据本实施方式，起到以下的效果。(1)位移传感器10具备包含投光元件11a的投光部11、包含图像传感器12a的受光部12、控制部13、以及存储部14。受光部12输出与图像传感器12a接收的来自被检测物w的反射光l2对应的图像信号s12。控制部13执行反馈控制，即，基于从受光部12输出的图像信号s12的受光水平，对包含投光元件11a的投光量以及图像传感器12a的受光量的至少一个的操作量进行调整。在受光水平为第一范围时，控制部13执行反馈控制。在成为比第一范围大的规定值x1以上、或者比第一范围小的规定值x2以下时，控制部13根据存储部14所存储的第一调整值、第二调整值来调整操作量。在受光水平过大或过小的情况下，通过根据存储部14所存储的第一调整值、第二调整值对操作量、即投光量和受光量的至少一个进行调整，能够缩短受光量调整所花费的时间。
[0061]
(2)控制部13通过投受光量的调整处理来设定第一调整值和第二调整值，并将其存储于存储部14。因此，在调整处理中，通过设置成为检测对象的被检测物w2，能够容易地设定第一调整值和第二调整值。
[0062]
(3)在投受光量的调整处理中，控制部13将通过反馈控制而调整后的调整值作为第一调整值、第二调整值而存储于存储部14。因此，能够容易地设定并存储适于反馈控制时的工件的第一调整值、第二调整值。
[0063]
(4)控制部13对投光部11调整设定投光时间。由此，能够容易地调整投光元件11a的投光量。(5)控制部13对受光部12调整设定曝光时间。由此，能够容易地调整图像传感器12a的受光量。
[0064]
[变更例]与实施方式相关的说明是与本公开相关的位移传感器能够采取的方式的示例，并不意味着限制其方式。本公开除实施方式以外，例如能够采取在下文中示出的实施方式的变形例以及相互不产生矛盾的至少两个变形例组合后的方式。
[0065]
■
在上述实施方式中，如图5所示，设为具有部位wa、wb的被检测物w2，但也可以设为具有部位wa、wb的任一方的被检测物。例如，也可以为，被检测物由低反射率的材料构成，搬运该被检测物的搬运线、保持被检测物的带状件等由高反射率的材料构成。即使在这样的情况下，也能够与上述实施方式相同地缩短受光量的调整时间。
[0066]
·
相对于上述实施方式，被检测物也可以具备多个部位wa、wb的至少一方。另外，被检测物也可以具备至少一个以上与部位wa、wb不同的反射率的部位。
·
为了当初的公开的目的，并且为了从实施方式和/或权利要求书中的特征组合独立地限定权利要求书所记载的发明的目的，说明书和/或权利要求书所公开的所有特征相互分别且独立地公开。为了当初的公开的目的，并且为了限定权利要求书所记载的发明的目的，特别作为数值范围的限定，表示所有数值范围或构成要素的集合的记载公开所有可能的中间值或中间的构成要素。附图标记说明10 位移传感器11 投光部11a 投光元件11b 投光控制电路12 受光部12a 图像传感器12b 受光控制电路12s 受光单元12s 12s 受光单元13 控制部14 存储部15 输入输出部s12 图像信号w、w2 被检测物wa 部位wb部位