1.本發(fā)明涉及光學(xué)位移傳感器。
背景技術(shù)：
2.jp 2008
?
145158a和jp 2008
?
145160a公開(kāi)了一種光學(xué)位移傳感器。該光學(xué)位移傳感器用于檢測(cè)光被投射到檢測(cè)區(qū)域上的待檢測(cè)對(duì)象，光接收元件接收反射光，然后基于光接收元件的輸出來(lái)檢測(cè)待檢測(cè)對(duì)象。
3.眾所周知，這種位移傳感器是一體型或分離型。在一體型位移傳感器中，顯示部和操作部與光投射接收部一起設(shè)置在單個(gè)殼體中。
4.分離型位移傳感器包括：頭部，其包括電源電路，并且投射和接收光；以及控制部(分離放大器)，其控制頭部，并且分離放大器設(shè)置有顯示部和操作部并且固定到din軌道。
5.由于一體型位移傳感器設(shè)置有顯示部和操作部，因此一體型位移傳感器的尺寸較大，這對(duì)安裝場(chǎng)所施加了限制，例如，當(dāng)將一體型位移傳感器安裝在狹窄的空間中時(shí)，不能看到顯示部或者不能操作操作部。
6.分離型位移傳感器需要誤配線保護(hù)電路以保護(hù)傳感器免受頭部與分離放大器之間的配對(duì)故障，這使得頭部的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
7.因此，本發(fā)明的目的是提供一種允許用作頭部的殼體進(jìn)一步小型化的光學(xué)位移傳感器。
8.根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種光學(xué)位移傳感器，包括：第一殼體，其包括透射光的透射窗；光投射部，其設(shè)置在所述第一殼體中，并且通過(guò)所述透射窗朝向檢測(cè)區(qū)域投射測(cè)量光；光接收部，其設(shè)置在所述第一殼體中，并且對(duì)通過(guò)所述透射窗來(lái)自所述檢測(cè)區(qū)域的測(cè)量光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以生成光接收信號(hào)；測(cè)量部，其設(shè)置在所述第一殼體中，并且基于所述光接收部所生成的光接收信號(hào)來(lái)測(cè)量待檢測(cè)對(duì)象的位移；線纜，其將電力傳輸至所述第一殼體；以及第二殼體，其通過(guò)所述線纜連接到所述第一殼體，至少包括第一電源電路并且與所述線纜一體化，所述第一電源電路通過(guò)所述線纜向所述第一殼體提供第一電壓的電力。
9.根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以通過(guò)將用于包括在第一殼體中的第一電源電路容納在第二殼體中、并且通過(guò)將從第一殼體延伸的線纜與第二殼體一體化以消除第一殼體的i/o端口，來(lái)實(shí)現(xiàn)小型化。
10.從以下給出的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的作用和效果以及其它目的將變得顯而易見(jiàn)。
附圖說(shuō)明
11.圖1是用于描述根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)三角測(cè)量傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖；
12.圖2是用于描述用作根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)三角測(cè)量傳感器的一部分的本體可以固定在期望場(chǎng)所處的圖，其示出利用束線結(jié)將本體固定在期望場(chǎng)所處的示例；
13.圖3是示出利用束線結(jié)將本體固定到線纜束的示例的圖；
14.圖4是用于描述內(nèi)置在用作根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)三角測(cè)量傳感器的一部分的頭部中的組件的圖；
15.圖5是用于描述安裝在頭部的傾斜角部處的操作指示燈的結(jié)構(gòu)的截面圖；
16.圖6a是用于描述頭部的控制系統(tǒng)的框圖，其示出頭部的一部分；
17.圖6b是用于描述頭部的控制系統(tǒng)的框圖，其示出頭部的另一部分；
18.圖7是用于描述本體的控制系統(tǒng)的框圖；
19.圖8是用于描述在發(fā)生光軸位移時(shí)的用作本體的顯示部的oeld上的顯示示例的圖；
20.圖9是用于描述當(dāng)前值和閾值在操作期間以數(shù)字形式顯示在oeld上的圖；
21.圖10是用于描述當(dāng)針對(duì)閾值設(shè)置以距離模式顯示時(shí)的條顯示的具體示例的圖；
22.圖11是用于描述當(dāng)針對(duì)閾值設(shè)置以高度模式顯示時(shí)的條顯示的具體示例的圖；
23.圖12是用于描述包括在頭部和本體中的電源電路的圖；
24.圖13是用于描述對(duì)綠色激光的強(qiáng)度和功率的限制的控制的流程圖；
25.圖14a至14c是用于描述當(dāng)接收光的強(qiáng)度過(guò)高時(shí)的說(shuō)明和當(dāng)接收光的強(qiáng)度過(guò)低時(shí)的說(shuō)明的圖；
26.圖14a示出接收光的強(qiáng)度過(guò)高的情況；
27.圖14b示出接收光的強(qiáng)度過(guò)低的情況；
28.圖14c示出在調(diào)整投射光的強(qiáng)度之后的接收光的強(qiáng)度；
29.圖15是示出通過(guò)改變攝像元件的曝光時(shí)間和投射光脈沖寬度的設(shè)置來(lái)控制激光的強(qiáng)度的處理的示例的流程圖；
30.圖16是示出光強(qiáng)度控制處理的示例的流程圖；
31.圖17是示出過(guò)電流檢測(cè)處理的示例的流程圖；
32.圖18a是用于描述攝像元件中的光斑的圖像的位置以取決于距工件位置的距離的方式改變的圖；
33.圖18b是用于描述以不等間隔布置的圖像像素的圖像的圖；
34.圖19a至圖19d是用于描述以等間隔布置像素的攝像元件的說(shuō)明的圖；
35.圖20a至圖20d是用于描述以不等間隔布置像素的攝像元件的像素寬度的設(shè)置的圖；
36.圖21是頭部的光投射接收部的分解透視圖；
37.圖22是用于描述連接至本體的中繼線纜和輸出線纜這兩者通過(guò)焊接一體地連接至本體的圖；
38.圖23是用于描述本體的阻水結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，其中，當(dāng)從前面看時(shí)，左側(cè)的蓋處于松開(kāi)狀態(tài)，并且右側(cè)的蓋處于收緊狀態(tài)；
39.圖24是圖23中所示的本體的截面圖；
40.圖25是圖24中所示的箭頭xxv所指向的部分的放大截面圖；
41.圖26是與圖25相對(duì)應(yīng)的放大截面圖，其示出蓋關(guān)閉的狀態(tài)；
42.圖27是用于描述根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)三角測(cè)量傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖；
43.圖28a是用于描述第二實(shí)施例中包括的頭部本體的控制系統(tǒng)的框圖，其示出頭部的一部分；
44.圖28b是用于描述第二實(shí)施例中所包括的頭部本體的控制系統(tǒng)的框圖，其示出頭部的另一部分；
45.圖29是用于描述第二實(shí)施例中所包括的頭部本體、中繼部和本體的電源電路的圖；
46.圖30是用于描述根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)三角測(cè)量傳感器中所包括的中繼部的防水結(jié)構(gòu)的概念圖；以及
47.圖31是第二實(shí)施例中所包括的中繼部的框圖，其中，從頭部本體抽出的電源電路設(shè)置在中繼部中。
具體實(shí)施方式
48.<第一實(shí)施例(圖1至圖26)>
49.圖1示出根據(jù)第一實(shí)施例的位移傳感器。具體地，根據(jù)第一實(shí)施例的位移傳感器是光學(xué)三角測(cè)量傳感器100。三角測(cè)量傳感器100由用作第一殼體的頭部2和用作第二殼體的本體4構(gòu)成，并且從頭部2延伸的中繼線纜6與本體4一體化。頭部2主要負(fù)責(zé)向待檢測(cè)對(duì)象投射光以及從待檢測(cè)對(duì)象接收光，而本體4由電源電路、顯示部和操作部構(gòu)成。頭部2包括綠色激光光源，并且發(fā)射綠色激光以在待檢測(cè)對(duì)象的表面形成光斑。
50.在根據(jù)第一實(shí)施例的三角測(cè)量傳感器100中，不具有顯示功能的頭部2僅負(fù)責(zé)向待檢測(cè)對(duì)象投射光以及從待檢測(cè)對(duì)象接收光，從而允許頭部2小型化。這進(jìn)而增加了確定安裝頭部2的場(chǎng)所的自由度。此外，通過(guò)中繼線纜6與頭部2一體化的本體4也具有確定本體4的安裝場(chǎng)所的自由度。因此，將頭部2放置在適合于待檢測(cè)對(duì)象的測(cè)量的位置處并且將本體4放置在頭部2附近的任何期望位置處，這允許在從視覺(jué)上識(shí)別在待檢測(cè)對(duì)象的表面上出現(xiàn)的綠色激光的光斑以確定光斑的位置是否合適并且觀看本體4的顯示部的同時(shí)進(jìn)行諸如判斷閾值的設(shè)置等的設(shè)置工作。
51.電力從本體4提供至頭部2，并且在本體4與頭部2之間交換信號(hào)。中繼線纜6可以利用插入在中繼線纜6與頭部2和/或本體4之間的連接部而連接至頭部2和/或本體4，但是沒(méi)有連接部的連接消除了對(duì)i/o端口的需要。當(dāng)插入連接部時(shí)，通過(guò)準(zhǔn)備具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)中繼線纜6，可以自由地設(shè)置頭部2與本體4之間的分離距離，但是需要包括i/o端口的連接部。沒(méi)有連接部的連接不僅允許用于中繼線纜6的頭部和本體4的連接部小型化，而且還消除了對(duì)諸如用于在一對(duì)頭部和本體4之間的誤配線的保護(hù)電路等的措施的需要。此外，這防止了意外連接至不同模型的失配問(wèn)題。
52.在典型的三角測(cè)量傳感器中所包括的組件中，一組組件(諸如三角測(cè)量必需的光學(xué)組件等)以及用于這樣的光學(xué)組件的元件和電源板被容納在頭部2中，并且諸如點(diǎn)陣顯示部(諸如有機(jī)el顯示部(oeld)等)和操作按鈕等的另一組組件設(shè)置在本體4中。這允許頭部2小型化。
53.圖2示出本體4。本體4具有長(zhǎng)且窄的外形，該外形具有略微平坦且近似矩形的截面，并且包括位于其長(zhǎng)邊方向上的一端的頭部側(cè)端4a和位于長(zhǎng)邊方向上的另一端的輸出側(cè)
端4b。此外，本體4的四個(gè)側(cè)面包括相對(duì)寬的第一側(cè)面4c和窄的且與第一側(cè)面4c相鄰的第二側(cè)面4d。本體4具有包括中繼線纜6的連接部和輸出線纜8的連接部的防水結(jié)構(gòu)。中繼線纜6和輸出線纜8可以是各自具有金屬護(hù)套的線纜或者各自沒(méi)有金屬護(hù)套的線纜。中繼線纜6和輸出線纜8優(yōu)選形成為各自具有金屬護(hù)套的線纜以提高魯棒性。
54.輸出線纜8連接至本體4，判斷信號(hào)，即on(開(kāi)啟)/off(關(guān)閉)信號(hào)通過(guò)輸出線纜8從本體4輸出到諸如plc、分離傳感器的控制部或控制裝置等的外部環(huán)境裝置10(圖1)。中繼線纜6和輸出線纜8這兩者具有使中繼線纜6和輸出線纜8能夠彎曲的柔性，并且如圖1所示，頭部2和本體4之間的距離可以通過(guò)折疊和捆綁中繼線纜6并利用束線結(jié)b保持中繼線纜6根據(jù)需要來(lái)調(diào)整。參考圖2，本體4具有從頭部側(cè)端4a和輸出側(cè)端4b這兩者在長(zhǎng)邊方向上延伸的槽狀頸部n，槽狀頸部n具有在周向方向上延伸的槽，并且頸部n的周面優(yōu)選地形成圓形形狀。利用束線結(jié)b捆綁頸部n允許將本體4固定至期望的安裝場(chǎng)所il(諸如頭部2附近的管道等)，例如距離頭部2約30cm的場(chǎng)所。此外，如圖3所示，例如，可以利用束線結(jié)b將本體4固定至線纜束cb。在圖3所示的示例中，束線結(jié)b圍繞中繼線纜6和輸出線纜8卷繞以將本體4固定至線纜束cb，但束線結(jié)b也可以圍繞頸部n卷繞。
55.作為配置頸部n的位置的變形例，代替頸部n，用于容納束線結(jié)b的槽可以設(shè)置在本體4的頭部側(cè)端4a和輸出側(cè)端4b附近。oeld 12配置在寬的第一側(cè)面4c上。此外，在第一側(cè)面4c的一端和第一側(cè)面4c的另一端分別布置本體操作指示燈14和設(shè)置(set)按鈕16，以使得oeld 12插入在本體操作指示燈14與設(shè)置按鈕16之間。本體操作指示燈14與后述的頭部2的前面操作指示燈70及輸出部操作指示燈76同步且以相同顏色點(diǎn)亮或閃爍。
56.本體操作指示燈14包括綠色led，該綠色led與激光在其各自的顏色為綠色這一方面是一致的，并且綠色在相對(duì)發(fā)光度方面是優(yōu)異的。設(shè)置按鈕16用于選擇諸如自動(dòng)閾值設(shè)置(教導(dǎo)模式)等的操作模式。在窄的第二側(cè)面4d上彼此相鄰地布置up(向上)按鈕18和down(向下)按鈕20，并且在窄的第二側(cè)面4d上還配置模式按鈕22。up按鈕18和down按鈕20例如用于調(diào)整閾值或選擇菜單。模式按鈕22用于切換三角測(cè)量傳感器100的操作模式。上述的設(shè)置按鈕16可以配置在窄的第二側(cè)面4d上而不是第一側(cè)面4c上。
57.布置有up按鈕18、down按鈕20、模式按鈕22的第二側(cè)面4d具有在長(zhǎng)邊方向上的被隆起部sm(圖2)保護(hù)的兩端。也就是說(shuō)，第二側(cè)面4d具有由兩個(gè)隆起部sm圍繞的盆形狀。up按鈕18、down按鈕20和模式按鈕22的上表面位于比隆起部sm低的位置，使得即使在任何對(duì)象與本體4碰撞時(shí)，隆起部sm也用作對(duì)象的障礙物，以防止up按鈕18、down按鈕20和模式按鈕22被意外按下。
58.關(guān)于上述的本體操作指示燈14，也可以將兩個(gè)隆起部sm中的任一個(gè)替換為操作指示燈。此外，可以省略?xún)蓚€(gè)隆起部sm，并且在一個(gè)隆起部sm所位于的部分處可以設(shè)置操作指示燈。如上所述，隆起部sm具有防止意外按下up按鈕18、down按鈕20或模式按鈕22的誤操作的功能。代替隆起部sm，可以設(shè)置鑰鎖定功能，防止包括up按鈕18、down按鈕20和模式按鈕22的操作按鈕的誤操作。鑰鎖定機(jī)構(gòu)不限于物理機(jī)構(gòu)，并且可以由軟件實(shí)現(xiàn)。例如，通過(guò)在傳感器100處于預(yù)定操作中時(shí)拒絕操作按鈕的操作，可以防止誤操作。
59.圖4是用于描述布置在頭部2內(nèi)部的組件的圖。如上所述，頭部2僅由三角測(cè)量所需的光學(xué)組件、用于這種光學(xué)組件的元件、以及驅(qū)動(dòng)該光學(xué)組件和元件的裸骨電源板構(gòu)成。也就是說(shuō)，頭部2被設(shè)計(jì)成可以最大程度地小型化。這種小型化允許增加選擇頭部2的安裝場(chǎng)
所的自由度。而且，由于能夠通過(guò)使用束線結(jié)b將利用線纜6一體地連接到頭部2的本體4固定至期望的場(chǎng)所，因此將本體4安裝在對(duì)于用戶(hù)而言方便且相對(duì)靠近頭部2的場(chǎng)所處，這允許在觀看本體4的oeld 12的同時(shí)進(jìn)行oeld 12的up按鈕18和down按鈕20等的操作以用于設(shè)置判斷閾值等。
60.由頭部2發(fā)射的測(cè)量光是稍后描述的綠色激光。與紅色激光相比，具有較短波長(zhǎng)的綠色激光形成具有清晰輪廓并且縮減得小的光斑圖像，使得可以提高三角測(cè)量傳感器100的精度。如上所述，已知綠色在相對(duì)發(fā)光度方面是優(yōu)異的。即使當(dāng)對(duì)綠色激光的功率施加限制以滿(mǎn)足激光器的安全使用的安全標(biāo)準(zhǔn)(例如iec、ansi)的等級(jí)1和等級(jí)2時(shí)，可以保持綠色激光的光斑的可見(jiàn)性。如上所述，本體4可以放置在頭部2附近的期望位置處。如上所述，使頭部2小型化允許增加選擇安裝場(chǎng)所的自由度。因此，將頭部2放置在適合于待檢測(cè)對(duì)象的測(cè)量的位置處并且將本體4放置在頭部2附近的任何期望位置處，這允許在從視覺(jué)上識(shí)別在待檢測(cè)對(duì)象的表面上出現(xiàn)的綠色激光的光斑以判斷光斑的位置是否合適并且觀看oeld 12的同時(shí)進(jìn)行諸如判斷閾值的設(shè)置等的設(shè)置工作。
61.與紅色激光光源相比，綠色激光光源通常需要高電壓。在本體4中設(shè)置有用于生成適合于綠色激光光源的電壓的綠色激光光源所用的電源電路30a(圖12)，并且在頭部2中設(shè)置有用于生成適合于其它電子組件(例如攝像元件60和光接收電路62)的電壓的電源電路78。綠色激光光源所用的電源電路30a從頭部2移除并且設(shè)置在本體4中，從而允許頭部2小型化。此外，為了進(jìn)一步增加安裝頭部2的自由度，在頭部2小型化的情況下，采用能夠使用頭部2的側(cè)面或背面2d等安裝的殼體結(jié)構(gòu)，并且使頭部2的除光投射接收面2a以及線纜6所位于的角部2e以外的面平坦。換句話說(shuō)，通過(guò)采用頭部2不具有除光投射接收面2a和角部2e之外的用作用戶(hù)接口的面的結(jié)構(gòu)，可以增加安裝頭部2的自由度。
62.頭部2包括用于檢測(cè)頭部2的安裝位置的改變的運(yùn)動(dòng)傳感器50。運(yùn)動(dòng)傳感器50的典型示例是陀螺儀傳感器，并且其它示例包括加速度傳感器和地磁傳感器。運(yùn)動(dòng)傳感器50與頭部2一體地安裝。具體地，運(yùn)動(dòng)傳感器50被組裝到頭部2以不會(huì)相對(duì)于頭部2位移。這允許運(yùn)動(dòng)傳感器50靈敏地檢測(cè)由被施加外力的頭部2的安裝位置的改變所引起的光軸位移，并且進(jìn)而使得可以發(fā)出光軸位移發(fā)生警報(bào)。
63.頭部2包括光投射部52、光投射透鏡54、光接收透鏡56、鏡58和攝像元件60，并且這些組件形成用于三角測(cè)量的光路。光投射透鏡54由準(zhǔn)直透鏡構(gòu)成。作為變形例，光投射透鏡54可以由準(zhǔn)直透鏡和柱面透鏡的組合構(gòu)成。準(zhǔn)直透鏡和柱面透鏡的組合的使用具有允許測(cè)量精度增加的優(yōu)點(diǎn)。攝像元件60由cmos線性圖像傳感器構(gòu)成，并且攝像元件60包括電荷儲(chǔ)存元件。光接收部64由攝像元件60和光接收電路62構(gòu)成。
64.光投射部52由發(fā)射綠色激光的半導(dǎo)體激光光源(氮化鎵(ingan/gan)激光光源)構(gòu)成。頭部2朝向待檢測(cè)的檢測(cè)區(qū)域投射綠色激光。工件表面上的光斑的狀態(tài)影響檢測(cè)精度。聚光的光斑越小，檢測(cè)精度越高。與紅色激光相比，綠色激光的光斑狀態(tài)優(yōu)異。眾所周知，綠色在相對(duì)發(fā)光度方面是優(yōu)異的。使用這種特性使得即使當(dāng)對(duì)綠色激光的強(qiáng)度和功率施加限制時(shí)也能夠確保光斑的可見(jiàn)性。用戶(hù)期望能夠用肉眼確認(rèn)工件上的期望位置被投射光束照射，以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行光軸調(diào)整和閾值設(shè)置，并且進(jìn)而進(jìn)行檢測(cè)。
65.由光投射部52發(fā)射的綠色激光通過(guò)光投射透鏡54和光投射窗66到達(dá)工件。從工件的表面反射的反射光穿過(guò)光接收窗67和光接收透鏡56，被鏡58折射，并且被光接收部64接
收。也就是說(shuō)，光接收部64接收從工件上的檢測(cè)區(qū)域反射的綠色激光并且將綠色激光光電轉(zhuǎn)換成光接收信號(hào)。光投射部52和光接收部64由內(nèi)置在頭部2中的處理器68控制。
66.從圖4中可以看出，頭部2具有相對(duì)薄的近似長(zhǎng)方體形狀，并且在窄的光投射接收面2a上布置有光投射窗66和光接收窗67，并且在光投射窗66和光接收窗67之間例如配置有由包括紅色led和綠色led的2色led構(gòu)成的前面操作指示燈70。前面操作指示燈70能夠以紅色、綠色或紅色和綠色混合的黃色點(diǎn)亮或閃爍。
67.如從圖1和圖4可見(jiàn)，頭部2具有近似長(zhǎng)方體形狀，并且僅光投射接收面2a用作用戶(hù)接口。該結(jié)構(gòu)允許頭部2小型化。然后，采用在排他地用作用戶(hù)接口的光投射接收面2a上配置前面操作指示燈70的結(jié)構(gòu)。除光投射接收面2a以及中繼線纜6所位于的傾斜角部2e之外的各個(gè)面都是平坦的面，并且頭部2可以通過(guò)使用除光投射接收面2a以及角部2e之外的任何面安裝。操作部或顯示部可以與前面操作指示燈70一起設(shè)置在用作用戶(hù)接口的光投射接收面2a上，或者可以設(shè)置在前面操作指示燈70上。
68.在頭部2在長(zhǎng)邊方向上的第一端2b和第二端2c中，遠(yuǎn)離光投射窗66的第二端2c和與光投射接收面2a相對(duì)的背面2d之間的角部2e具有倒角形狀，并且角部2e優(yōu)選為45
°
的傾斜面。在角部2e處形成供中繼線纜6穿過(guò)的孔，并且防水墊圈72防止水進(jìn)入該孔。在頭部2的內(nèi)部，與防水墊圈72直接相鄰地配置有與前面操作指示燈70顏色相同的2色led 74。防水墊圈72由透射光的導(dǎo)光構(gòu)件構(gòu)成，由led 74和導(dǎo)光防水墊圈72構(gòu)成第二操作指示燈76。使前面操作指示燈70和輸出部操作指示燈76與on/off判斷信號(hào)同步地以黃色或綠色點(diǎn)亮，或者例如以紅色閃爍等來(lái)指示錯(cuò)誤。前面操作指示燈70、輸出部操作指示燈76、以及本體2的操作指示燈14的點(diǎn)亮顏色(即綠色)與激光的綠色相同，并且綠色在相對(duì)發(fā)光度方面是優(yōu)異的。
69.圖5是頭部2的截面圖。在角部2e處配置有l(wèi)ed板92，在該led板92上安裝有紅色和綠色led 74。用于中繼線纜6的具有阻水能力的防水墊圈72的導(dǎo)光材料優(yōu)選為乳白色氟橡膠、醋酸乙烯酯橡膠或硅橡膠。紅色和綠色led 74發(fā)射的光由導(dǎo)光防水墊圈72擴(kuò)散并且使導(dǎo)光防水墊圈72變亮。
70.在三角測(cè)量傳感器100的操作期間，頭部2安裝在光投射接收面2a以及中繼線纜6所位于的角部2e暴露的狀態(tài)下。這不僅防止位于光投射接收面2a上的前面操作指示燈70的點(diǎn)亮或閃爍，還防止位于中繼線纜6所在的角部2e的輸出部操作指示燈76被遮擋。
71.在頭部2中，中繼線纜6從作為傾斜面的角部2e延伸。因此，對(duì)于頭部2的安裝，可以通過(guò)使用頭部2的包括寬的2個(gè)面、背面2d、以及第一端2b和第二端2c的5個(gè)面中的任意一個(gè)面來(lái)安裝頭部2。
72.頭部2和本體4之間的距離可以通過(guò)折疊和捆綁中繼線纜6(圖1)來(lái)根據(jù)期望調(diào)整，并且本體4被安裝和固定的場(chǎng)所也根據(jù)期望確定(圖2和圖3)。對(duì)于本體4的安裝，選擇頭部2附近的場(chǎng)所，并且本體4被定位成允許用戶(hù)容易地觀看oeld 12。由于在配置有oeld 12的面上配置有本體操作指示燈14，因此用戶(hù)容易從視覺(jué)上確認(rèn)本體操作指示燈14。
73.在三角傳感器100的操作期間，總計(jì)三個(gè)操作指示燈(頭部2的前面操作指示燈70和輸出部操作指示燈76以及本體4的操作指示燈14)被放置在用戶(hù)能夠在無(wú)需移動(dòng)到情況下容易地確認(rèn)操作指示燈的場(chǎng)所處。因此，頭部2的前面操作指示燈70、輸出部操作指示燈76或本體4的操作指示燈14中的任何一個(gè)允許用戶(hù)確認(rèn)三角測(cè)量傳感器100的操作。
74.如上參考圖2所述，利用束線結(jié)b捆綁本體4的槽狀頸部n允許本體4固定到頭部2附近的期望場(chǎng)所il。本體4具有矩形截面。安裝oeld 12的第一側(cè)面和安裝up(向上)/down(向下)按鈕18、20等的窄的第二側(cè)面以直角相交。與第一側(cè)面相對(duì)的第三側(cè)面和與第二側(cè)面相對(duì)的第四側(cè)面是平坦的面并且用作安裝面。在第三側(cè)面和/或第四側(cè)面與安裝場(chǎng)所相接觸的情況下，本體4可以利用束線結(jié)b固定到相對(duì)平坦且在頭部2附近的期望場(chǎng)所(例如，柱)。
75.圖6a和圖6b是用于描述頭部2的控制系統(tǒng)的框圖。參考圖6a，由光電二極管(監(jiān)視pd)522來(lái)監(jiān)視用作光投射部52的綠色激光二極管(ld)520發(fā)射的綠色激光(具有500nm至555nm、優(yōu)選地500nm至532nm的波長(zhǎng))，并且來(lái)自監(jiān)視pd 522的輸出電流經(jīng)由i/v轉(zhuǎn)換電路524和a/d轉(zhuǎn)換電路526(圖6b)反饋回光投射控制部680。綠色ld 520由ld驅(qū)動(dòng)電路530(圖6a)控制，并且ld驅(qū)動(dòng)電路530由光投射控制部680(圖6b)控制。參考圖6a，ld驅(qū)動(dòng)電路530包括電流控制電路532和光投射開(kāi)關(guān)電路534?？刂菩盘?hào)從光投射控制部680(圖6b)經(jīng)由d/a轉(zhuǎn)換電路536輸入到電流控制電路532(圖6a)，并且控制信號(hào)從光投射控制部680(圖6b)輸入到光投射開(kāi)關(guān)電路534。這使得綠色ld 520以預(yù)定間隔并且以預(yù)定強(qiáng)度投射激光。
76.參考圖6a，通過(guò)過(guò)電流檢測(cè)電路538監(jiān)測(cè)流過(guò)ld驅(qū)動(dòng)電路530的電流。過(guò)電流檢測(cè)電路538包括電流檢測(cè)電路1002和比較部1004，并且當(dāng)流過(guò)ld驅(qū)動(dòng)電路530的電流大于預(yù)定值時(shí)，過(guò)電流檢測(cè)信號(hào)從比較部1004被提供至光投射控制部680(圖6b)。具體地，比較部1004將流過(guò)綠色ld 520的電流轉(zhuǎn)換成電壓，并且將該電壓與用于過(guò)電流檢測(cè)的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以判斷基于流過(guò)綠色ld 520的電流的電壓是否等于或小于用于過(guò)電流檢測(cè)的基準(zhǔn)電壓。當(dāng)檢測(cè)到過(guò)電流時(shí)，光投射控制部680(圖6b)進(jìn)行控制以中斷光投射或抑制過(guò)電流。
77.基于來(lái)自攝像元件60(圖6a)的光接收信號(hào)來(lái)識(shí)別攝像元件60上的投射光斑的圖像的位置，并且基于這樣識(shí)別的投射光斑的位置來(lái)測(cè)量工件的位移。用作光接收部64的光接收電路62(圖6a)包括cmos控制電路1010、放大電路1012和低通濾波器1014，并且從攝像元件60輸出的光接收信號(hào)被放大電路1012放大。與光接收部64輸出的接收光有關(guān)的信息經(jīng)由a/d轉(zhuǎn)換電路640被輸入到處理器68(圖6b)。處理器68包括峰接收光強(qiáng)度檢測(cè)部682、峰位置檢測(cè)部684、距離計(jì)算部686、距離判斷部688和輸出部690。峰接收光強(qiáng)度檢測(cè)部682檢測(cè)接收光強(qiáng)度的峰值，并且將該峰值輸入到光投射控制部680以反映在光投射控制中。接收光強(qiáng)度的峰位置由峰位置檢測(cè)部684(圖6b)基于光接收部64(圖6a)生成的與接收光有關(guān)的信息來(lái)測(cè)量。也就是說(shuō)，峰位置檢測(cè)部684基于與接收光有關(guān)的信息來(lái)測(cè)量接收光強(qiáng)度的峰位置，并且將該峰位置信息提供至距離計(jì)算部686。距離計(jì)算部686參考示出峰位置與距離之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的表692來(lái)計(jì)算到工件的距離。距離計(jì)算部686計(jì)算出的到工件的距離被提供至距離判斷部688，并且距離判斷部688通過(guò)將該距離與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的判斷閾值694進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行判斷。作為表示on/off的二值信號(hào)的判斷信號(hào)通過(guò)輸出部690和通信部80被提供至本體4。如后所述，在本體4中，基于用戶(hù)設(shè)置的輸出邏輯，生成邏輯on/off判斷信號(hào)，并且將該邏輯on/off判斷信號(hào)從本體4輸出到外部。作為變形例，由頭部2生成的判斷信號(hào)可以由本體4生成。此外，距離計(jì)算部686計(jì)算出的到工件的距離通過(guò)輸出部690和通信部80被提供至本體4。
78.光接收部64輸出的與接收光有關(guān)的信息用于控制攝像元件60的曝光時(shí)間段和投射光脈沖寬度，從而進(jìn)行控制以投射具有符合用戶(hù)設(shè)置的安全標(biāo)準(zhǔn)的等級(jí)1或2的激光功率的光。參考圖6b，光接收部64輸出的與接收光有關(guān)的信息被輸入到峰接收光強(qiáng)度檢測(cè)部
682，并且峰接收光強(qiáng)度檢測(cè)部682檢測(cè)峰接收光強(qiáng)度。該實(shí)際峰接收光強(qiáng)度被輸入到比較部1020。在比較部1020中，將實(shí)際峰接收光強(qiáng)度與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的峰接收光強(qiáng)度的高度方向上的預(yù)定目標(biāo)范圍1032進(jìn)行比較，并且曝光時(shí)間段調(diào)整部1024基于該比較來(lái)調(diào)整曝光時(shí)間段。然后，將該信息提供至曝光信號(hào)生成部1026，并且曝光信號(hào)生成部1026生成曝光時(shí)間段信息并且將曝光時(shí)間段信息提供至cmos控制電路1010(圖6a)。cmos控制電路1010基于由曝光時(shí)間段調(diào)整部1024確定的曝光時(shí)間段來(lái)驅(qū)動(dòng)攝像元件60。
79.參考圖6b，將比較部1020生成的比較信息提供至投射光脈沖寬度調(diào)整部1030。投射光脈沖寬度調(diào)整部1030基于比較信息來(lái)調(diào)整投射光脈沖寬度，將該信息提供至投射光脈沖生成部1040，投射光脈沖生成部1040確定投射光脈沖寬度，并且基于投射光脈沖寬度和預(yù)定光投射間隔來(lái)控制光投射開(kāi)關(guān)電路534(圖6a)。投射光脈沖寬度調(diào)整部1030和曝光時(shí)間段調(diào)整部1024用作用于峰接收光強(qiáng)度的反饋控制部1032。反饋控制部1032基于光接收部64輸出的與接收光有關(guān)的信息對(duì)曝光時(shí)間段、投射光脈沖寬度和投射光電流量進(jìn)行反饋控制?？梢葬槍?duì)綠色ld 520準(zhǔn)備兩種操作模式，并且可以選擇性地使用綠色ld 520以等級(jí)1操作的第一模式和綠色ld 520以等級(jí)2操作的第二模式。優(yōu)選地，可以針對(duì)例如光軸調(diào)整和/或檢查來(lái)選擇第一模式，并且可以針對(duì)調(diào)諧或操作來(lái)選擇第二模式。此外，投射光脈沖寬度可以由用戶(hù)在特定限制下設(shè)置。
80.也就是說(shuō)，在監(jiān)視pd 522(圖6a)的接收光強(qiáng)度目標(biāo)值1042(圖6b)中反映由投射光脈沖寬度調(diào)整部1030調(diào)整的投射光脈沖寬度，使得投射光脈沖寬度用于反饋控制，該反饋控制被應(yīng)用以對(duì)提供至綠色ld 520的電流量進(jìn)行控制。也就是說(shuō)，監(jiān)視接收光強(qiáng)度反饋控制部1050包括用于將監(jiān)視pd 522(圖6a)的實(shí)際監(jiān)視接收光強(qiáng)度與監(jiān)視pd接收光強(qiáng)度目標(biāo)值1042進(jìn)行比較的比較部1052，并且將比較部1052生成的比較信息提供至投射光電流量控制部1054。投射光電流量控制部1054生成電流量控制信號(hào)，并且將電流量控制信號(hào)提供至電流控制電路532(圖6a)，其中該電流量控制信號(hào)在實(shí)際監(jiān)視接收光強(qiáng)度大于目標(biāo)值1042時(shí)減小投射光電流量并且在實(shí)際監(jiān)視接收光強(qiáng)度小于目標(biāo)值1042時(shí)增加投射光電流量。上述的過(guò)電流信號(hào)被提供至故障檢測(cè)部(限制部)1056，并且在接收到過(guò)電流信號(hào)時(shí)，故障檢測(cè)部1056中斷投射光電流或者控制投射光脈沖生成部1040和投射光電流量控制部1054以抑制過(guò)電流。
81.在圖6b中，光投射控制部680與峰位置距離對(duì)應(yīng)關(guān)系表692和距離判斷閾值694一起被示出，但是這是為了避免線條變得復(fù)雜，并且應(yīng)當(dāng)理解，峰位置距離對(duì)應(yīng)關(guān)系表692和距離判斷閾值694被登記在存儲(chǔ)器中。
82.參考圖6b，用作上述運(yùn)動(dòng)傳感器50的陀螺儀傳感器的輸出被輸入到光軸位移檢測(cè)部696。光軸位移檢測(cè)部696從存儲(chǔ)器參考部698讀取閾值，并且當(dāng)陀螺儀傳感器(運(yùn)動(dòng)傳感器50)的輸出等于或大于閾值時(shí)，將光軸位移檢測(cè)信息提供至輸出部690。該光軸位移檢測(cè)信息通過(guò)通信部80被提供至本體4。
83.頭部2包括故障檢測(cè)部1080，并且在頭部2的操作發(fā)生異常的情況下，通過(guò)指示燈控制部1082驅(qū)動(dòng)前面操作指示燈70和輸出部操作指示燈76從而閃爍紅色。此外，指示燈控制部1082通過(guò)通信部80向本體4提供異常發(fā)生信號(hào)以使本體操作指示燈14閃爍紅色。
84.圖7是用于描述本體4的控制系統(tǒng)的框圖。本體4包括處理器24、輸入電路26、輸出電路28、電源電路30和通信部34。圖8所示的操作部402與設(shè)置按鈕16、up按鈕18、down按鈕
20和模式按鈕22相對(duì)應(yīng)。用戶(hù)可以通過(guò)對(duì)操作部402進(jìn)行操作來(lái)進(jìn)行調(diào)諧設(shè)置、掩模設(shè)置、陀螺儀傳感器(運(yùn)動(dòng)傳感器50)的閾值設(shè)置、本體4的輸出邏輯設(shè)置、以及清除輸入等。當(dāng)基于來(lái)自運(yùn)動(dòng)傳感器50的信號(hào)檢測(cè)到光軸位移時(shí)，生成警報(bào)信號(hào)，并且保持該警報(bào)信號(hào)直到給出清除指令為止。當(dāng)用戶(hù)對(duì)操作部402進(jìn)行操作時(shí)，該操作由操作接收部240接收到，并且當(dāng)用戶(hù)進(jìn)行用于改變例如光軸位移閾值或距離判斷閾值的操作時(shí)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器32中的光軸位移閾值或距離判斷閾值被更新。
85.從頭部2通過(guò)通信部34和收發(fā)部340接收到的包含與接收光有關(guān)的信息的測(cè)量信息被通過(guò)收發(fā)部340提供至輸出生成部246。輸出生成部246基于從頭部2接收到的判斷數(shù)據(jù)和由用戶(hù)設(shè)置的輸出邏輯248來(lái)生成判斷on/off信號(hào)。判斷on/off信號(hào)通過(guò)輸出電路28和輸出線纜8被提供至外部裝置。
86.在接收到故障檢測(cè)信號(hào)或光軸位移檢測(cè)信號(hào)時(shí)，輸出生成部246立即通過(guò)輸出電路28向外部提供警報(bào)信號(hào)。此外，輸出生成部246將光軸位移檢測(cè)信息提供至顯示控制部250，并且顯示控制部250基于光軸位移檢測(cè)信息來(lái)控制oeld 12上的繪制。oeld 12顯示光軸位移發(fā)生的通知。
87.從頭部2接收到的包含具有判斷閾值的與接收光有關(guān)的信息的測(cè)量信息被提供至顯示控制部250，并且顯示控制部250基于包含與接收光有關(guān)的信息的測(cè)量信息來(lái)控制oeld 12上的繪制。oeld 12顯示測(cè)量信息。
88.圖8示出當(dāng)發(fā)生諸如光軸位移等的異常時(shí)oeld 12上的顯示示例。警報(bào)顯示包括第一警報(bào)顯示模式和第二警報(bào)顯示模式，在第一警報(bào)顯示模式中，以字符顯示“未對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)”，在第二警報(bào)顯示模式中，顯示從基于陀螺儀傳感器檢測(cè)到的角速度的位移量被檢測(cè)為大于或等于閾值的時(shí)間起的經(jīng)過(guò)時(shí)間。優(yōu)選地交替顯示第一警報(bào)顯示方式和第二警報(bào)顯示方式。
89.圖9至圖11示出在操作或閾值設(shè)置期間oeld 12上的顯示示例。在操作期間，可以選擇數(shù)值顯示模式(圖9)或條顯示模式(圖10和圖11)。在數(shù)值顯示模式中，當(dāng)前值(在圖示示例中為199.9mm)和閾值(在圖示示例中為67.8)以數(shù)值形式顯示(圖9)。在條顯示模式中，可以選擇距離模式(圖10)或高度模式(圖11)。在條顯示模式中，顯示表示頭部2的字符c1。在距離模式中，從頭部到工件的距離的當(dāng)前值以水平條c3(圖10)的形式顯示。在高度模式中，工件相對(duì)于基準(zhǔn)面的位移的當(dāng)前值以水平條c2(圖11)的形式顯示。在圖10和圖11中，參考碼c4是包括表示迄今為止獲取的檢測(cè)值中的最大值的字母“p”的垂直線的字符。此外，參考碼c5是表示閾值的垂直線的字符。當(dāng)用戶(hù)操作up/down按鈕18、20以改變閾值設(shè)置時(shí)，閾值字符(垂直線)c5響應(yīng)于該用戶(hù)的操作而移動(dòng)，并且所顯示的閾值的值相應(yīng)地改變。用戶(hù)可以在觀看oeld12上的當(dāng)前值的條顯示和最大值的顯示、并且確認(rèn)閾值字符c5的位置的同時(shí)，來(lái)調(diào)整閾值。注意，圖10和圖11中所示的數(shù)值“12.3”表示當(dāng)前值。
90.圖12是用于描述頭部2和本體4中所包括的電源電路的圖。本體4內(nèi)置有電源電路30。電源電路30包括兩個(gè)電源電路30a、30b。一個(gè)電源電路30a調(diào)節(jié)從外部接收的電源的電壓，并將這樣調(diào)節(jié)的電壓提供至另一電源電路30b和頭部2。另一電源電路30b調(diào)節(jié)電壓并將電壓提供至處理器24和頭部2。在頭部2中，運(yùn)動(dòng)傳感器(陀螺儀傳感器)50和處理器68由從本體4接收到的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)，并且綠色ld 520被驅(qū)動(dòng)。頭部2的第二電源電路78調(diào)節(jié)電壓，并且通過(guò)線性調(diào)節(jié)部82使由此調(diào)節(jié)的電壓穩(wěn)定，然后將電壓提供至攝像元件60和光接收電路
62。
91.圖13是用于描述對(duì)發(fā)射綠色激光的ld 520(圖6)的強(qiáng)度和功率進(jìn)行限制的處理器68的控制的流程圖。參考圖13，在步驟s1中，投射光脈沖生成部1040(圖6b)以預(yù)定光投射間隔生成光投射信號(hào)。在下一步驟s2中，綠色ld 520以預(yù)設(shè)電流量被驅(qū)動(dòng)。在下一步驟s3中，處理器68的光投射控制部680中的監(jiān)視接收光強(qiáng)度反饋控制部1050判斷由監(jiān)視pd 522(圖6a)接收到的光的強(qiáng)度是否在指定范圍內(nèi)。在判斷為“否”、即接收光的強(qiáng)度落在指定范圍外的情況下，處理進(jìn)入步驟s4以判斷該偏離是否連續(xù)發(fā)生了至少預(yù)定次數(shù)。在該步驟s4中判斷為“是”、即偏離連續(xù)發(fā)生了至少預(yù)定次數(shù)的情況下，認(rèn)為發(fā)生了某些故障，并且綠色ld 520的光投射被中斷(s5)。當(dāng)在步驟s4中判斷為“否”時(shí)，處理進(jìn)入步驟s6以調(diào)節(jié)用于控制綠色ld 520的電流量，并且處理返回到步驟s2。如步驟s3等所述，通過(guò)監(jiān)視多個(gè)場(chǎng)所的監(jiān)視發(fā)射光的強(qiáng)度，即使在其中之一故障的情況下，也能夠保證基于可以確保預(yù)定安全性的激光等級(jí)的操作。
92.上述步驟s3至s6基本上用作對(duì)綠色激光的強(qiáng)度和功率施加限制的限制部。由光投射部52發(fā)射的綠色激光的強(qiáng)度和功率被限制到即使當(dāng)用戶(hù)用肉眼檢查入射在工件上的綠色激光的光斑的位置時(shí)也不影響用戶(hù)的水平。這個(gè)限制可以根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)“等級(jí)1”或“等級(jí)2”來(lái)設(shè)置。綠色具有500nm至555nm的波長(zhǎng)，并且與其它顏色相比，在相對(duì)發(fā)光度(亮相對(duì)發(fā)光度和暗相對(duì)發(fā)光度)方面是優(yōu)異的。因此，即使當(dāng)將綠色激光的強(qiáng)度和功率限制到上述水平時(shí)，也可以確保光斑的可見(jiàn)性。
93.可以針對(duì)綠色ld 520準(zhǔn)備兩種操作模式，并且可以根據(jù)用戶(hù)的設(shè)置來(lái)選擇性地使用綠色ld 520以等級(jí)1操作的第一模式和綠色ld 520以等級(jí)2操作的第二模式。優(yōu)選的，可以例如針對(duì)光軸調(diào)整和/或檢查來(lái)選擇第一模式，并且可以針對(duì)教導(dǎo)或操作來(lái)選擇第二模式。此外，投射光脈沖寬度可由用戶(hù)在特定限制下設(shè)置。
94.在三角測(cè)量傳感器100中，進(jìn)行控制以將光接收信號(hào)保持在適當(dāng)?shù)男盘?hào)強(qiáng)度內(nèi)，以正確地根據(jù)光接收信號(hào)來(lái)計(jì)算距離。圖14a至圖14c是用于描述接收光的強(qiáng)度過(guò)高時(shí)的說(shuō)明和接收光的強(qiáng)度過(guò)低時(shí)的說(shuō)明的圖。圖14a示出接收光的強(qiáng)度過(guò)高的情況。當(dāng)接收光的強(qiáng)度超過(guò)飽和點(diǎn)時(shí)，接收光波形的峰部消失，使得不能精確地掌握峰的位置。圖14b示出接收光的強(qiáng)度過(guò)低的情況。當(dāng)接收光的強(qiáng)度低時(shí)，接收光波形的峰整體變低，使得不能精確地掌握峰位置。參考圖14c，攝像元件60的曝光時(shí)間由電子快門(mén)(未圖示)控制。根據(jù)本實(shí)施例，進(jìn)行控制使得基于光接收信號(hào)的峰光強(qiáng)度來(lái)改變曝光時(shí)間，當(dāng)接收光的強(qiáng)度過(guò)高時(shí)使曝光時(shí)間更短以降低接收光的強(qiáng)度，從而使接收光波形的峰更低，并且當(dāng)接收光的強(qiáng)度過(guò)低時(shí)使曝光時(shí)間更長(zhǎng)以增加接收光的強(qiáng)度，從而使接收光波形的峰更高。改變攝像元件60的曝光時(shí)間使攝像元件60接收到的光的強(qiáng)度改變。
95.關(guān)于對(duì)接收光的強(qiáng)度進(jìn)行控制以?xún)?yōu)化接收光波形的峰，除了上述曝光時(shí)間之外，改變用于放大光接收信號(hào)的電路的接收光增益和綠色ld 520的發(fā)光功率以控制發(fā)光信號(hào)的強(qiáng)度。優(yōu)選地，綠色ld 520的發(fā)光功率被增加以將發(fā)光信號(hào)與由環(huán)境光生成的信號(hào)區(qū)分開(kāi)。在該假設(shè)下，優(yōu)選地，基于攝像元件60的曝光時(shí)間和接收光增益，將接收光波形的峰控制成適當(dāng)?shù)?。基于攝像元件60的曝光時(shí)間的控制的優(yōu)點(diǎn)在于相對(duì)容易引入該控制，但是為了擴(kuò)大可調(diào)整的動(dòng)態(tài)范圍，優(yōu)選地采用接收光增益或發(fā)光功率與曝光時(shí)間的組合。
96.如上所述，對(duì)于具有低反射率的工件，綠色激光在高相對(duì)發(fā)光度和高可見(jiàn)性方面
具有優(yōu)勢(shì)。然而，例如，對(duì)于具有高反射率的白色工件或金屬工件，用戶(hù)可能感覺(jué)到光斑太目眩。這種目眩光斑干擾光軸調(diào)整。從這個(gè)觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選地，根據(jù)工件的表面紋理進(jìn)行控制以改變發(fā)光功率。作為具體示例，圖15所示的流程圖表示除了改變曝光時(shí)間之外還改變投射光脈沖寬度的控制的示例。代替投射光脈沖寬度，可以改變電流值。當(dāng)投射光脈沖寬度等于或大于攝像元件60的曝光時(shí)間時(shí)，傳感器的檢測(cè)性能不會(huì)劣化。
97.參考圖15，在步驟s11中進(jìn)行光強(qiáng)度控制處理。圖16是用于描述光強(qiáng)度控制處理的示例的流程圖。在圖16的步驟s111中，由投射光脈沖生成部1040以預(yù)定光投射間隔生成光投射信號(hào)。在下一步驟s112中，根據(jù)所設(shè)置的電流量和投射光脈沖寬度來(lái)控制光投射部52。在步驟s113中，判斷用于對(duì)投射光的強(qiáng)度進(jìn)行反饋控制的監(jiān)視pd 522所接收到的光的強(qiáng)度是否在指定范圍內(nèi)，并且在判斷為“否”的情況下，處理進(jìn)入步驟s114以判斷相對(duì)于指定范圍的偏離的次數(shù)是否等于或小于預(yù)定次數(shù)。該預(yù)定次數(shù)取決于由用戶(hù)設(shè)置的激光等級(jí)規(guī)定，并且當(dāng)不能保證激光等級(jí)規(guī)定時(shí)，生成中斷投射光脈沖的信號(hào)(s115)。在當(dāng)受控制的綠色ld 520的光功率是基于保證安全的激光等級(jí)的觀點(diǎn)時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題的情況下，可以?xún)H在不能保證響應(yīng)時(shí)間的情況下生成中斷光投射脈沖的信號(hào)。在步驟s114中，當(dāng)相對(duì)于指定范圍的偏離的次數(shù)等于或小于預(yù)定次數(shù)時(shí)，判斷為“是”，并且處理進(jìn)入步驟s116以設(shè)置用于控制發(fā)光的電流量。
98.返回到圖15的流程圖，在步驟s12中，投射光脈沖生成部1040(圖6b)判斷是否存在中斷投射光脈沖的信號(hào)。在存在中斷信號(hào)的情況下，處理進(jìn)入步驟s13以中斷光投射。當(dāng)在步驟s12中不存在中斷投射光脈沖的信號(hào)時(shí)，處理進(jìn)入步驟s14以進(jìn)行過(guò)電流檢測(cè)處理。
99.圖17是用于描述過(guò)電流檢測(cè)處理的示例的流程圖。在圖17的步驟s141中，流過(guò)綠色ld 520的電流被轉(zhuǎn)換成電壓，并且在電壓和用于過(guò)電流檢測(cè)的基準(zhǔn)電壓之間進(jìn)行比較以判斷基于流過(guò)綠色ld 520的電流的電壓是否等于或小于用于過(guò)電流檢測(cè)的基準(zhǔn)電壓(s142)。當(dāng)基于流過(guò)綠色ld 520的電流的電壓高于用于過(guò)電流檢測(cè)的基準(zhǔn)電壓時(shí)，判斷為“否”，并且處理進(jìn)入步驟s143以生成過(guò)電流檢測(cè)信號(hào)并生成用以中斷投射光脈沖的信號(hào)(s144)。
100.返回到圖15，在步驟s15中，判斷是否存在投射光脈沖中斷信號(hào)。當(dāng)存在投射光脈沖中斷信號(hào)時(shí)，處理進(jìn)行步驟s13以中斷光投射。當(dāng)不存在投射光脈沖中斷信號(hào)時(shí)，處理進(jìn)入步驟s16以在設(shè)置定時(shí)和曝光時(shí)間段期間驅(qū)動(dòng)攝像元件60，并且根據(jù)在曝光時(shí)間段期間接收到的光的強(qiáng)度來(lái)獲取光接收信號(hào)(s17)。然后，在下一步驟s18中，判斷光接收信號(hào)的最大值是否落在目標(biāo)范圍內(nèi)，并且當(dāng)光接收信號(hào)的最大值落在目標(biāo)范圍內(nèi)時(shí)，判斷為“是”，并且處理進(jìn)入步驟s19以將各光接收像素所接收到的光的強(qiáng)度相加來(lái)形成接收光波形。在下一步驟s20中，計(jì)算接收光波形的峰的位置，根據(jù)該峰位置計(jì)算工件的位移(位置)(s21)，輸出基于這樣計(jì)算的工件的位移的信息(s22)，然后處理返回到步驟s11。步驟s22中的輸出可以是輸出工件的位移的情況或基于與閾值的比較來(lái)生成判斷on/off信號(hào)的情況。
101.在步驟s20中，按照如下計(jì)算接收光波形的峰位置。
102.(1)當(dāng)能夠從接收光波形獲取峰位置時(shí)，將峰位置判斷為這樣獲取的峰位置。
103.(2)當(dāng)接收光的強(qiáng)度過(guò)高并且導(dǎo)致飽和時(shí)，從所獲取的接收光波形來(lái)估計(jì)峰位置。
104.(3)當(dāng)在接收光的強(qiáng)度過(guò)低而落在目標(biāo)范圍之外的情況下可以獲取峰位置時(shí)，將峰位置確定為這樣獲取的峰位置。
105.(4)當(dāng)接收光的強(qiáng)度過(guò)低而阻止檢測(cè)到峰位置時(shí)，認(rèn)為工件存在于預(yù)先設(shè)置的最遠(yuǎn)或最近位置。
106.當(dāng)在步驟s18中光接收信號(hào)的最大值落在目標(biāo)范圍之外時(shí)，處理進(jìn)入步驟s24以改變曝光時(shí)間和投射光脈沖寬度設(shè)置，以?xún)?yōu)化接收光的強(qiáng)度，然后，處理返回到步驟s11。
107.圖18a是用于描述例如在由cmos構(gòu)成的攝像元件60中用于接收反射光的部分以取決于到工件的距離的方式而不同的圖。在圖示示例中，當(dāng)工件位于近距離處的情況下，在攝像元件60的下部形成光斑的圖像(圖18b)。此外，如接下來(lái)將描述的，光斑的圖像相對(duì)較大。另一方面，當(dāng)工件位于遠(yuǎn)距離處時(shí)，在攝像元件60的上部形成光斑的圖像。此外，如接下來(lái)將描述的，光斑的圖像相對(duì)較小(圖18b)。如后所述，攝像元件60被設(shè)計(jì)成使得攝像元件60的像素60a的組優(yōu)選具有從工件位于遠(yuǎn)距離時(shí)接收光的部分朝向工件位于近距離時(shí)接收光的部分變大的寬度。這里，像素60a的寬度基本上表示兩個(gè)相鄰像素60a之間的間隔，即第一像素的中心與第二像素的中心之間的間隔。
108.圖19a至圖19d是用于描述在由多個(gè)像素60a構(gòu)成的攝像元件60中用于接收光斑圖像sp的部分以取決于到工件的距離的方式而不同并且光斑圖像sp的大小以取決于到工件的距離的方式而變化的圖。圖19b示出當(dāng)工件位于近距離處時(shí)在攝像元件60的像素60a的組的一端形成光斑的情況。圖19c示出當(dāng)工件位于中間位置時(shí)在攝像元件60的像素60a的組的中間部分形成光斑。圖19d示出當(dāng)工件位于遠(yuǎn)距離處時(shí)在攝像元件60的像素60a的組的另一端形成光斑。
109.如從圖19b可見(jiàn)，當(dāng)工件位于近距離處時(shí)，光斑圖像sp變大，并且當(dāng)工件位于遠(yuǎn)距離處時(shí)，光斑圖像sp變小(圖19d)。在以等間隔布置攝像元件60的像素60a的情況下，在圖示示例中，當(dāng)工件位于近距離處時(shí)，由七個(gè)像素60a接收光。另一方面，當(dāng)工件位于遠(yuǎn)距離處時(shí)，由一個(gè)像素60a接收光。
110.在工件位于近距離處、并且由多個(gè)像素60a接收到表示光斑圖像sp的光的情況下(圖19b)，接收光的像素60a的數(shù)量大，并且基于由多個(gè)像素60a接收的光的數(shù)據(jù)，接收光波形可以近似為曲線，從而提高了估計(jì)接收光強(qiáng)度的峰位置的精度。另一方面，在工件位于遠(yuǎn)距離處、并且例如由一個(gè)像素60a接收到表示光斑圖像sp的光的情況下(圖19d)，由于接收光波形不能近似為曲線，因此不能估計(jì)接收光強(qiáng)度的峰位置。期望各個(gè)光接收像素60a的寬度更小，以即使當(dāng)工件位于遠(yuǎn)距離處時(shí)，也使接收光波形近似為曲線。另一方面，當(dāng)使各個(gè)光接收像素60a的寬度更小時(shí)，整個(gè)攝像元件的像素的數(shù)量增加，并且因此處理負(fù)荷增加。
111.為了解決該問(wèn)題，優(yōu)選地，安裝在頭部2上的攝像元件60被設(shè)計(jì)成使得像素60a的寬度以取決于到工件的距離的方式而變化。圖20a至圖20d是用于描述攝像元件60被設(shè)計(jì)成使得像素60a的寬度從近距離側(cè)朝向遠(yuǎn)距離側(cè)逐漸減小的示例的概念圖。圖20a是具有以不等間隔布置的像素60a的攝像元件60的圖像圖。由攝像元件60形成的光斑圖像sp的大小根據(jù)頭部2的檢測(cè)范圍來(lái)確定。圖20b示出工件位于近距離處時(shí)的光斑圖像形成位置和光斑圖像sp。圖20c示出工件位于中間距離處時(shí)的光斑圖像形成位置和光斑圖像sp。圖20d示出工件位于遠(yuǎn)距離處時(shí)的光斑圖像形成位置和光斑圖像sp。在圖示的示例中，定義像素60a的寬度以使得無(wú)論到工件的距離如何，光斑圖像sp都由三個(gè)像素60a接收。這使得無(wú)論到工件的距離如何，都通過(guò)使接收光斑圖像sp的三個(gè)像素60a的接收光強(qiáng)度近似為曲線來(lái)估計(jì)峰位置。另外，由于許多像素60a不接收光，因此可以減少整個(gè)攝像元件的像素的數(shù)量，并且可以
降低處理負(fù)荷。這使得可以實(shí)現(xiàn)峰位置檢測(cè)精度和處理負(fù)荷的降低這兩者。在圖示示例中，光斑圖像sp由三個(gè)像素60a接收。這是基于如下原因：利用至少三個(gè)像素60a更好地接收光斑圖像sp以使接收光波形近似為曲線。
112.盡管在圖20b至圖20d中，用圓形或橢圓形表示光斑圖像sp，但是光斑圖像sp的形狀不限于圓形或橢圓形，并且可以是矩形。
113.圖21是用于描述頭部2的光投射接收面2a的結(jié)構(gòu)的框圖。頭部2的具有相對(duì)窄的寬度的一個(gè)側(cè)面用作光投射接收面2a，并且該光投射接收面包括具有光投射窗66和光接收窗67的導(dǎo)光構(gòu)件保持部79、以及光擴(kuò)散構(gòu)件70c，該光擴(kuò)散構(gòu)件70c對(duì)位于頭部2的光投射接收面2a(即，前表面)上的第一操作指示燈單元72的光進(jìn)行引導(dǎo)并向外部擴(kuò)散。光擴(kuò)散構(gòu)件70c附接在導(dǎo)光構(gòu)件保持部79的光投射窗66與光接收窗67之間。在圖21中，附圖標(biāo)記70a、70b表示形成為單元的前面操作指示燈70的光源，70a表示紅色led，并且70b表示綠色led。
114.在導(dǎo)光構(gòu)件保持部79的外側(cè)配置有防水墊圈84，并且在該防水墊圈84的外側(cè)配置有透光性蓋構(gòu)件86。透光性蓋構(gòu)件86由金屬蓋保持構(gòu)件88固定。防水墊圈84通過(guò)將金屬蓋保持構(gòu)件88卡合至第一殼體2而被壓縮，從而使光投射接收面2a防水。
115.防水結(jié)構(gòu)與頭部2的防水結(jié)構(gòu)大致相同，也就是說(shuō)，用于中繼線纜6的防水墊圈72(圖5)和用于光投射接收面2a的防水墊圈84被應(yīng)用于本體4，并且防水結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于包括oeld 12周?chē)牟糠帧⒉僮鞑?02、中繼線纜6和輸出線纜8的連接部的本體4。
116.圖1、圖5和圖21中的附圖標(biāo)記th表示安裝通孔。安裝通孔th是在與綠色激光的光軸方向垂直的方向上延伸的通孔，并且頭部2通過(guò)插入到在穿過(guò)頭部2的方向上延伸的兩個(gè)安裝通孔th中的螺栓被固定在任何期望的場(chǎng)所。
117.圖22是用于描述中繼線纜6和輸出線纜8在沒(méi)有連接部的情況下通過(guò)焊接連接到內(nèi)置在本體4中的本體板36的圖。注意，附圖標(biāo)記c表示本體板36的接點(diǎn)。具體地，中繼線纜6連接到柔性基板38，并且柔性基板38焊接到本體板36。注意，中繼線纜6的另一端焊接到頭部2。也就是說(shuō)，通過(guò)焊接中繼線纜6的兩端，將頭部2與本體4彼此連接。這允許本體4和頭部2在電路結(jié)構(gòu)方面基本上彼此一體化。根據(jù)對(duì)輸出線纜8的描述，輸出線纜8具有焊接到本體板36的接點(diǎn)c的垂直中繼構(gòu)件40的接點(diǎn)。這允許本體4的總長(zhǎng)度被縮短。作為變形例，連接部可以設(shè)置在本體4的鄰近頭部2的端處，并且本體4和中繼線纜6可以通過(guò)該連接部彼此連接。此外，也可以在本體4的輸出側(cè)端設(shè)置連接部，并且輸出線纜8可以連接到該連接部。
118.圖23至圖26是用于描述本體4的兩端的阻水結(jié)構(gòu)的圖。本體4在兩端具有帽102，并且圖23和圖24示出與頭部2相鄰的帽102松開(kāi)的狀態(tài)。圖23是側(cè)視圖，并且圖24是截面圖。圖25是沿圖24所示的箭頭xxv所示的部分的放大圖。附圖標(biāo)記104表示阻水構(gòu)件，即墊圈。使帽102緊固，這使得墊圈104不透水。圖26是與圖25相對(duì)應(yīng)的截面圖，其示出使帽102緊固之后的狀態(tài)。如從圖26可見(jiàn)，使帽102緊固消除了帽與本體4之間的間隙并且使墊圈104進(jìn)入壓縮狀態(tài)。
119.在圖26中，附圖標(biāo)記108表示線部。在圖23和圖24中，頸部n形成在處于緊固狀態(tài)的在各圖右側(cè)的帽102內(nèi)部。
120.<第二實(shí)施例(圖27至圖31)>
121.根據(jù)第二實(shí)施例的位移傳感器是如第一實(shí)施例中那樣設(shè)置有綠色激光光源的光學(xué)三角測(cè)量傳感器。根據(jù)第二實(shí)施例的三角測(cè)量傳感器200由用作第一殼體的頭部本體202
和用作第二殼體的中繼部204構(gòu)成，并且從頭部本體202延伸的中繼線纜210與中繼部204一體化。此外，從中繼部204延伸的外部連接線纜212也與中繼部204一體化。也就是說(shuō)，中繼線纜210和外部連接線纜212這兩者在無(wú)需連接部的情況下從中繼部204延伸。
122.在根據(jù)第二實(shí)施例的三角測(cè)量傳感器200中，中繼部204包括電源電路并且不具有顯示功能。因此，可以說(shuō)，根據(jù)第二實(shí)施例的位移傳感器是不具有顯示功能的位移傳感器。因此，如圖27所示，根據(jù)第二實(shí)施例的三角測(cè)量傳感器200的使用方面包括三角測(cè)量傳感器200連接至plc或控制裝置的方面、以及在用戶(hù)需要顯示的情況下三角測(cè)量傳感器200連接到具有常規(guī)顯示功能的分離放大器的方面。
123.圖28a和圖28b是用于描述第二實(shí)施例中所包括的頭部本體202的結(jié)構(gòu)的框圖。如與上述圖6a和圖6b的比較可見(jiàn)，頭部本體202的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中所包括的頭部2的結(jié)構(gòu)相同，并且頭部本體202與第一實(shí)施例中所包括的頭部2一樣，由使用綠色激光光源進(jìn)行測(cè)量所需的裸骨組件構(gòu)成。
124.如參考圖6b在第一實(shí)施例中所描述的，距離判斷部688(圖28b)基于與存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的判斷閾值694的比較來(lái)生成作為表示on/off的二值信號(hào)的判斷信號(hào)，并且通過(guò)輸出部690、通信部80、中繼部204和外部連接線纜212向外部裝置提供on/off判斷信號(hào)。
125.圖29是用于描述根據(jù)第二實(shí)施例的三角測(cè)量傳感器200中所包括的電源電路的圖。通過(guò)從三角測(cè)量傳感器200可連接至的外部裝置(即，plc、分離放大器或控制裝置)提供的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)三角測(cè)量傳感器200。圖29示出三角測(cè)量傳感器200連接到分離放大器300的示例。分離放大器300包括第一電源電路302和對(duì)由第一電源電路302生成的電壓進(jìn)行降壓的第二電源電路304，并且分離放大器300的處理器306由第二電源電路304驅(qū)動(dòng)。
126.三角測(cè)量傳感器200中所包括的中繼部204通過(guò)外部連接線纜212連接到諸如分離放大器300等的外部裝置。通過(guò)外部連接線纜212將由分離放大器300的第一電源電路302調(diào)節(jié)后的電壓提供至三角測(cè)量傳感器200，以驅(qū)動(dòng)綠色ld 520。中繼部204中所包括的第三電源電路對(duì)由第一電源電路302生成的電壓進(jìn)行降壓，以生成用于驅(qū)動(dòng)頭部本體202的處理器68的電力。頭部本體202包括第四電源電路78，并且該第四電源電路78對(duì)從第一電源電路302提供的電壓進(jìn)行降壓。第四電源電路78將該電壓調(diào)節(jié)為驅(qū)動(dòng)攝像元件60和光接收電路62的電壓。
127.中繼部204具有細(xì)長(zhǎng)筒狀的形狀，并且直徑比中繼線纜210和外部連接線纜212大數(shù)倍。這使得中繼部204在形態(tài)上基本與中繼線纜210和外部連接線纜212一體化。此外，中繼部204的外形被設(shè)計(jì)成允許形態(tài)一體化。
128.中繼部204在無(wú)需連接部的情況下連接到中繼線纜210和外部連接線纜212。中繼部204的殼體220由樹(shù)脂制成。中繼部204還設(shè)置有與本體4的阻水結(jié)構(gòu)基本相同的阻水結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，樹(shù)脂殼體220的一端具有使第一中繼線纜210的周?chē)煌杆膲|圈222，并且墊圈222被圍繞墊圈222的帽224壓縮(圖30)。
129.參考圖31，根據(jù)第二實(shí)施例的三角測(cè)量傳感器200可以通過(guò)外部連接線纜212將由頭部本體202生成的距離數(shù)據(jù)、on/off判斷結(jié)果和光軸位移信息提供至分離放大器300、plc和控制裝置。也就是說(shuō)，三角測(cè)量傳感器200可以用作沒(méi)有顯示功能的位移傳感器。
130.盡管以上描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于投射激光的激光位移傳感器。本發(fā)明不受光源類(lèi)型的限制，并且可適用于三角測(cè)量類(lèi)型和飛行時(shí)間(tof)類(lèi)型。本
發(fā)明也適用于光接收光電傳感器。