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【発明の名称】 計測装置
【発明者】 【氏名】加藤 重之

【氏名】鎌田 信明
【要約】 【課題】入力レンジが異なる複数のセンサを接続して計測できる計測装置を提供する。

【解決手段】各センサからの入力に個別に対応できるように２つのスケーリング手段１８1，１８2を備え、各スケーリング手段でそれぞれスケーリングされた各リニアセンサの出力を演算して、センサからの入力を距離に換算する。センサからの入力をサンプリングしたデータの単純平均手段や移動平均手段、ヒステリシス設定手段等を有する。例えばワークの段差を算出し、判定手段２０で予め設定された比較値（公差）と比較して、ワークの良否の判定を行う際に使用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数のセンサが接続可能であって、前記センサからの入力に基づいて計測を行う計測装置において、前記センサからの入力がそれぞれ与えられる複数のスケーリング手段を備えることを特徴とする計測装置。
【請求項２】 前記複数のスケーリング手段の出力を演算処理する演算手段を備える請求項１記載の計測装置。
【請求項３】 前記スケーリング手段は、センサからの入力を、距離に換算する請求項１または２記載の計測装置。
【請求項４】 前記センサからの入力をサンプリングしたサンプリングデータを単純平均処理する単純平均処理手段と、単純平均処理したサンプリングデータを移動平均処理する移動平均処理手段とを備える請求項１ないし３のいずれかに記載の計測装置。
【請求項５】 サンプリングデータが予め定められたトリガレベル以上になったときに、計測を開始する計測装置であって、ヒステリシスを設定するヒステリシス設定手段を備え、前記計測の終了の判定を、前記トリガレベルに、設定されたヒステリシスを加味したレベルで行う請求項１ないし４のいずれかに記載の計測装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、計測装置に関し、さらに詳しくは、例えば、タイミングセンサからのトリガ信号に同期してリニアセンサの出力に基づいてワークなどの計測対象物の寸法などを計測するのに好適な計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の計測装置１0では、二つのリニアセンサからの出力を加算や減算する、いわゆる２入力の演算機能を備えたものがあり、例えば、図９の概略構成図に示されるように、所定の計測位置に搬送された計測対象物、例えば、ワーク１１をタイミングセンサ１２で検出してこのタイミングセンサ１２からのトリガ信号に同期して二つのリニアセンサ１３1，１３2でワーク１１までの距離Ａ，Ｂを個別にそれぞれ検出してそれらの差Ａ−Ｂを演算してワーク１１の段差を計測して予め設定されている比較値（公差）と比較してワーク１１の良否を判定するような場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１０は、かかる従来の計測装置１0の要部の機能ブロック図であり、二つのリニアセンサ１３1，１３2からのアナログ入力は、演算手段２１で上述のように減算された後、スケーリング手段２２でスケーリングされて距離などの所望の換算値に変換されて判定手段２３で予め設定されている比較値（公差）と比較されて良否が判定される。
【０００４】このような従来の計測装置では、演算手段２１で加算や減算などの演算処理が為された後に、共通のスケーリング手段２２でスケーリングされるので、二つのリニアセンサ１３1，１３2の入力レンジが異なる場合、例えば、一方のリニアセンサ１３1の入力レンジが４〜２０ｍＡであり、他方のリニアセンサ１３2の入力レンジが０〜１０Ｖであるような場合には、異なる入力レンジのリニアセンサ１３1，１３2の出力を演算手段２１で演算することになるので、使用できず、共通の入力レンジのリニアセンサを別途準備しなければならなかった。
【０００５】本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、入力レンジの異なるリニアセンサも使用できる計測装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【０００７】すなわち、本発明の計測装置は、複数のセンサが接続可能であって、前記センサからの入力に基づいて計測を行う計測装置において、前記センサからの入力がそれぞれ与えられる複数のスケーリング手段を備えている。
【０００８】ここで、センサとは、長さ、幅、高さなどの二点間の距離、あるいは、温度、加速度、重さなどの種々の情報やエネルギーを検出するものであり、スケーリング手段とは、センサから入力を、所望の換算値に変換するものである。
【０００９】本発明によると、各センサからの入力がそれぞれ与えられる複数のスケーリング手段を備えているので、入力レンジが異なるセンサからの入力値を、複数のスケーリング手段で個別にそれぞれスケーリングできることになり、これによって、入力レンジの異なるセンサも使用でき、従来のように、同じ入力レンジのセンサを準備する必要がない。
【００１０】また、本発明の計測装置は、複数のスケーリング手段の出力を演算処理する演算手段を備えている。
【００１１】この演算手段は、加算、減算、あるいは一定値からの減算などの各種の演算を行うものである。
【００１２】本発明によると、複数のセンサの出力を用いた演算によって各種の計測が行えることになる。
【００１３】また、本発明の計測装置のスケーリング手段は、センサからの入力を、距離に換算するものであり、本発明によると、計測対象物、例えばワークの段差などの寸法の計測に好適に実施できる。
【００１４】また、本発明の計測装置は、前記センサからの入力をサンプリングしたサンプリングデータを単純平均処理する単純平均処理手段と、単純平均処理したサンプリングデータを移動平均処理する移動平均処理手段とを備えている。
【００１５】本発明によると、単純平均処理と移動平均処理とを併用するので、単純平均処理のみを行う従来例に比べて応答速度を高めることができる一方、移動平均処理のみを行う従来例に比べてサンプリングデータを記憶しておくためのメモリを低減できる。
【００１６】また、本発明の計測装置は、サンプリングデータが予め定められたトリガレベル以上になったときに、計測を開始する計測装置であって、ヒステリシスを設定するヒステリシス設定手段を備え、前記計測の終了の判定を、前記トリガレベルに、設定されたヒステリシスを加味したレベルで行うものである。
【００１７】本発明によると、計測の終了の判定を、トリガレベルに、設定されたヒステリシスを加味したレベルで行うので、サンプリングデータが、トリガレベル付近でふらついてトリガレベルを上下するような場合に、計測の開始、停止を繰り返すといった不安定な動作を回避できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】図１は、本発明の一つの実施の形態に係る計測装置の正面図であり、図２は、その内部のブロック図である。
【００２０】この実施の形態の計測装置１は、正面に液晶表示部２を備えており、この液晶表示部２は、計測モードにおいては、良否判定の結果を表示する判定出力表示部２ａ、現在値などを表示する現在値表示部２ｂ、設定されている公差（比較値）を表示する公差表示部２ｃ、液晶表示部２の下方の設定手段を構成する複数のファンクションキー３に割り当てられている機能名を表示するキー機能名表示部２ｄなどを構成し、また、セットモードにおいては、設定メニューや設定パラメータなどを表示するメニュー表示部を構成する。なお、４はキー機能名表示部２ｄの表示内容の切り替えなどを行うためのシフトキーである。
【００２１】この実施の形態の計測装置１は、図２に示されるようにリニアセンサの出力が与えられる入力回路５と、この入力回路５の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路６と、タイミングセンサからのトリガ信号などが与えられる制御入力回路１７と、この制御入力回路１７の出力をフォトカプラを介して取り込んで波形整形する波形整形回路７と、上述の判定出力を出力する出力回路８と、上述のキー３，４および液晶表示部２と、計測および後述の処理を行うとともに、各部を制御するマイコン９とを備えている。
【００２２】図３は、この実施の形態の計測装置１を用いた計測システムの概略構成を示す図であり、図９の従来例に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００２３】この実施の形態の計測装置１は、二つのリニアセンサ（変位センサ）１３1，１３2が接続できるものであって、この２入力に対して加算や減算などの演算処理を行う２入力の演算機能を備えており、所定の計測位置に搬送された計測対象物、例えば、ワーク１１をタイミングセンサ１２で検出してこのタイミングセンサ１２からのトリガ信号に同期して二つのリニアセンサ１３1，１３2でワーク１１までの距離Ａ，Ｂを個別にそれぞれ検出してそれらの差Ａ−Ｂを演算してワーク１１の段差を計測して予め設定されている比較値（公差）と比較してワーク１１の良否を判定することができる。
【００２４】この実施の形態の計測装置１では、二つのリニアセンサ１３1，１３2の入力レンジが異なる場合でも使用できるように、次のように構成している。
【００２５】すなわち、図４は、この実施の形態の計測装置１の入力系統の要部の機能ブロック図であり、計測装置１は、各入力に個別的に対応する二つのスケーリング手段１８1，１８2を備え、各スケーリング手段１８1，１８2でそれぞれスケーリングされた各リニアセンサ１３1，１３2の出力を、演算して、例えば上述のワーク１１の段差Ａ−Ｂを算出する演算手段１９を備え、この演算手段１９の出力に基づいて、判定手段２０で予め設定されている比較値（公差）と比較してワーク１１の良否を判定するものである。
【００２６】これらスケーリング手段１８1，１８2、演算手段１９および判定手段２０は、上述のマイコン９によって構成される。
【００２７】各スケーリング手段１８1，１８2は、従来と同様に、スケーリングモードにおけるユーザによるスケーリングデータの設定入力によって、リニアセンサ１３1，１３2からの入力を、距離に換算する換算式を求め、実際の計測モードにおいて、リニアセンサ１３1，１３2からの入力を、前記換算式に従って距離に換算出力するものである。
【００２８】このようにスケーリング手段１８1，１８2を各入力に個別的に対応して二つ備えているので、リニアセンサ１３1，１３2の入力レンジが異なる場合にも各スケーリング手段１８1，１８2に、各リニアセンサ１３1，１３2の入力レンジに対応したスケーリングデータを設定入力することによって対応できることになる。
【００２９】例えば、一方の入力に接続されるリニアセンサ１３1の入力レンジが４〜２０ｍｍＡであって、検出距離が８０ｍｍ〜１２０ｍｍである場合には、スケーリングデータとして、例えば、入力＝４ｍＡのとき、検出距離＝８０ｍｍ、入力＝２０ｍＡのとき、検出距離＝１２０ｍｍの値を設定入力することにより、一方のスケーリング手段１８1は、図５に示される直線の計算式を求め、リニアセンサ１３1からの入力に対してこの計算式による換算を行うものである。
【００３０】また、他方の入力に接続されるリニアセンサ１３2の入力レンジが、０〜１０Ｖであって、検出距離が８０ｍｍ〜１２０ｍｍである場合には、スケーリングデータとして、例えば、入力＝０Ｖのとき、検出距離＝８０ｍｍ、入力＝１０Ｖのとき、検出距離＝１２０ｍｍの値を設定入力することにより、他方のスケーリング手段１８2は、図６に示される直線の計算式を求め、リニアセンサ１３2からの入力に対してこの計算式による換算を行うものである。
【００３１】このように、演算手段１９の前段に、各入力に個別的に対応するスケーリング手段１８1，１８2を設けているので、各入力に、入力レンジの異なるリニアセンサ１３1，１３2を接続して使用できることになり、従来のように、入力レンジの同じリニアセンサしか使用できないといった不都合が解消される。
【００３２】この実施の形態では、２入力の計測装置に適用したけれども、本発明は、２入力に限らず、３入力以上であってもよいのは勿論であり、例えば、３入力の場合に、２入力に対して共通のスケーリング手段を設け、残りの入力に別のスケーリング手段を設けるような構成としてもよく、要は、複数のスケーリング手段を備えればよい。
【００３３】なお、この実施の形態の計測装置１は、従来と同様に、一つのリニアセンサを使用して１入力で種々の計測ができるのは勿論である。
【００３４】また、この実施の形態の計測装置１は、計測データの安定化を図るために、次のように構成している。
【００３５】従来の計測装置では、計測データの安定化を図るために、リニアセンサの入力をサンプリングしたサンプリングデータを、単純平均処理して計測するか、あるいは、サンプリングデータの移動平均処理をして計測するようにしていた。
【００３６】単純平均処理では、得られるサンプリングデータを順次合計すればよいので、サンプリングデータを記憶しておくメモリの数は、少なくて済むけれども、単純平均処理される所定数のサンプリングデータが得られるまでの時間が必要になるために、応答速度が遅くなるという難点があり、移動平均処理では、移動平均をとるまでサンプリングデータを記憶しておく必要があるために、移動平均をとるサンプリングデータの数だけメモリが必要になるという難点がある。
【００３７】そこで、この実施の形態では、単純平均処理手段および移動平均処理手段を構成するマイコン９によって、先ず、サンプリングデータを単純平均処理し、さらに、この単純平均処理したサンプリングデータを移動平均処理して計測するようにしている。
【００３８】例えば、図７（ａ）に示される１〜１６の生のサンプリングデータに対して、４つのサンプリングデータ毎に単純平均処理を行って同図（ｂ）に示されるように、４つのメモリエリアにそれぞれ格納し、この４つのメモリエリアの単純平均処理データに対して移動平均処理を施すものであり、４つのサンプリングデータが得られる度に、単純平均処理し、さらに、移動平均処理を施して計測データとするものである。
【００３９】これによって、例えば、１６のサンプリングデータ毎に単純平均処理を行う従来例では、１６のサンプリングデータが得られるまで計測データが得られないのに対して、図７の例では、４つのサンプリングデータが得られる度に、単純平均処理および移動平均処理が施されて計測データが得られることになり、従来に比べて、応答速度が向上するとともに、１６のサンプリングデータで移動平均処理を行う従来例では、１６のサンプリングデータを格納しておくメモリが必要であるのに対して、図７の例では、４つの単純平均処理データを格納しておくメモリで足り、メモリの数を削減できることになる。
【００４０】なお、この実施の形態の計測装置１では、例えば、６４のサンプリングデータ毎に単純平均処理を行い、１２８の単純平均処理データに対して移動平均処理を行うようにしているが、これに限定されることなく、単純平均処理するサンプリングデータの数および移動平均処理するデータの数は、適宜選択すればよい。
【００４１】また、この実施の形態の計測装置１は、従来と同様に、サンプリングデータが予め設定されたトリガレベル以上になったときに計測を開始する、いわゆるオートトリガ機能を備えている。
【００４２】このオートトリガ機能が設定されている状態において、計測対象によってはサンプリングデータがトリガレベル付近でふらついてトリガレベル以上になったり、下回ったりして計測が開始されたり停止したりして不安定な動作をする場合がある。
【００４３】そこで、この実施の形態の計測装置１では、ヒステリシスを設定できるようにしており、計測の終了の判定を、トリガレベルに、設定されたヒステリシスを加味したレベルで行うように構成している。
【００４４】図８は、このヒステリシスの設定による計測動作を説明するためのタイムチャートであり、同図（ａ）は計測値、同図（ｂ）は計測期間を示している。
【００４５】サンプリングデータがトリガレベルＴＬ以上になると計測が開始され、サンプリングデータがトリガレベルＴＬを下回っても設定されたヒステリシスＨを加味したレベルを下回らない限り計測が継続され、サンプリングデータがヒステリシスＨを加味したレベルを下回ったときに、計測が停止される。
【００４６】このヒステリシスの設定は、ヒステリシス設定モードを選択してヒステリシス設定手段としてのキーの操作によって数値を設定することにより行われる。
【００４７】このように計測の終了の判定を、トリガレベルＴＬにヒステリシスＨを加味したレベルで行うので、計測対象やノイズなどによってサンプリングデータがトリガレベルＴＬ付近でふらついてトリガレベルＴＬを上下しても計測が開始されたり停止したりするといった不安定な動作を回避できることになる。
【００４８】ところで、計測対象物、例えばワークの種類を変更する場合には、公差を変更する必要があり、かかる公差の変更設定を簡単に行えるようにするために、従来の計測装置では、予め頻繁に使用される複数種類の公差を、複数のバンクとして割り当てて設定しておき、計測対象物を変更したときには、対応するバンクＮｏ．を選択することにより、予め設定されている所望の公差が呼び出されるようにしており、これによって、計測対象物が変更される度に、公差を一々入力設定する必要がないようにして、いわゆる段取り替えの時間の短縮を図っている。
【００４９】計測対象物が変更されると、それに応じてリニアセンサも変更される場合があるが、かかる場合には、リニアセンサの入力レンジに応じてスケーリングデータを再設定する必要があり、面倒であった。
【００５０】そこで、この実施の形態では、予め頻繁に使用される複数種類のリニアセンサに個別的に対応するスケーリングデータを、複数のグループとして割り当てて設定しておき、計測対象物の変更に応じて、前記バンクＮｏ．を選択して公差を設定するときに、対応するグループＮｏ．を選択することにより、スケーリングデータを同時に設定できるようにしている。
【００５１】これによって、バンクＮｏ．を選択する度に、スケーリングデータを再設定する必要がなく、グループＮｏ．を選択するだけでよく、設定入力するデータ量が少なくて済むので、設定作業の時間短縮および設定ミスの虞れが低減されることになる。
【００５２】ところで、計測装置においては、入力回路を構成するオペアンプなどの個体誤差を校正回路で校正し、さらに、上述のようにユーザのスケーリングデータの設定に基づいて、入力値を、距離などに所望の換算値に換算出力するスケーリングを行っているが、この校正およびスケーリングは、個別にそれぞれ演算処理されている。
【００５３】この実施の形態では、この演算速度の向上を図るために、校正のための計算式と、スケーリングのための計算式とをまとめた一つの計算式によって一度の計算処理で所望の計測値が得られるようにしている。
【００５４】例えば、校正のための計算式が下記の式（１）で与えられるとともに、スケーリングのための計算式が下記の式（２）で与えられるとする。
【００５５】
入力値（Ｙ0）＝校正傾き（Ａ0）×信号読み取り値（Ｘ0）
＋校正オフセット（Ｂ0） …（１） 計測値（Ｙ1）＝スケーリング傾き（Ａ1）×入力値（Ｘ0）
＋スケーリングオフセット（Ｂ1） …（２）
上記式（１），（２）をまとめて、Ｙ1＝Ａ1×Ｙ0＋Ｂ1＝Ａ1×（Ａ0×Ｘ0＋Ｂ0）＋Ｂ1＝Ａ1×Ａ0×Ｘ0＋Ａ1×Ｂ0＋Ｂ1ここで、Ａ0，Ｂ0，Ａ1，Ｂ1は定数であるので、予めＡ2＝Ａ1×Ａ0，Ｂ2＝Ａ1×Ｂ0＋Ｂ1として計算しておくことができる。
【００５６】
したがって、Ｙ1＝Ａ2×Ｘ0＋Ｂ2 …（３）
（３）式として一つの計算式で計測値が得られることになる。
【００５７】校正のための計算式（１）は、メーカの出荷時の調整において決定されるので、ユーザがスケーリングデータを設定入力してスケーリングのための計算式（２）が決定された時点で、上述の一つの計算式（３）が決定されることになり、以後は、この一つの計算式（３）を用いて校正およびスケーリングが同時に演算されて計測値が得られることになる。
【００５８】このように一つの計算式によって校正およびスケーリングの演算を一度に行うので、個別の計算式によって校正およびスケーリングの演算を個別に行う従来例に比べて演算速度が向上することになる。
【００５９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、センサからの入力が与えられる複数のスケーリング手段を備えているので、入力レンジが異なるセンサであっても、対応するスケーリング手段でスケーリングを行えるので、使用できることになり、従来のように、同じ入力レンジのセンサしか使用できないといった不都合がない。
【出願人】 【識別番号】０００００２９４５
【氏名又は名称】オムロン株式会社
【出願日】 平成１１年６月３０日（１９９９．６．３０）
【代理人】 【識別番号】１０００８６７３７
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 和秀
【公開番号】 特開２００１−１２９３９（Ｐ２００１−１２９３９Ａ）
【公開日】 平成１３年１月１９日（２００１．１．１９）
【出願番号】 特願平１１−１８６４８７