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啥是光學傳感器

圖文 更新时间:2026-11-04 22:01:48
什麼是光電傳感器

所謂光電傳感器,就是通過感應自身投射光的受光量(遮光量),實現非接觸式的檢測物體的有·無的傳感器。

如下圖所示,左邊的投光器投射出光線,右邊的受光器接收到足夠的光量(受光量)時判定為ON(○),否則判定為OFF(×)。

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  • 光電傳感器的特征

·非接觸式檢測·可長距離檢測 ·可檢測微小物體

·高速響應速度·大部分物體都可以檢測

×容易受到油污&粉塵的影響

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檢測類型的分類

光電傳感器有各種各樣的檢測類型。

在此,我們僅介紹幾種主要的檢測類型。

對射型

投光器和受光器分離。主要以【投射的光線是否被遮斷?】為檢測依據,因此不受檢測物體的形狀、顔色、傾斜等影響。

對射型傳感器

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鏡面反射型(回歸反射型)

配置1個傳感器和1個反光鏡。同對射型一樣,主要以【傳感器投射向反光鏡的光線是否被遮斷?】為檢測依據。因為隻有1個傳感器,所以布線比對射型簡便(但還是需要兩個安裝固定位置)。

鏡面反射型傳感器

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  • 同對射型一樣,檢測物遮斷了投光器和受光器之間的光軸時輸出ON(○)/OFF(×)。
  • 不易受到周圍的反射光、油污、粉塵等的影響,實現穩定檢測。

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應用示例

物體進入檢查設備确認

确認檢查物品是否已進入檢測設備内。傳感器檢測到物品之後,檢測設備自動啟動檢查項目。

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漫反射型(擴散反射型)

僅配置1個傳感器(内置投光器和受光器)。

投光器投射的光線經過檢測物反射回受光器,從而檢出物體的有無。

因為隻有1個傳感器,所以安裝固定及布線都比較簡便,但容易受檢測物體的形狀、顔色、傾斜等影響。敬請注意。

漫反射型傳感器

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  • 與鏡面反射型相反,受光器接收到檢測物體反射回的光線時輸出ON(○)/OFF(×)。
  • 安裝固定較簡便,但反射光會受到檢測物體的顔色、距離、傾斜的變化而變化,因此使用時請确認反射光量的穩定性。

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應用示例

金屬部品的加工确認

确認金屬部品加工孔的有無。

若投射光進入孔中,則無法返回接收器,因此可檢測加工孔的有無。

隻需要安裝固定1個傳感器,相關便捷。

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BGS型(距離設定型)

傳感器采用PSD/C-MOS感光元器件,以【距離】而不是【受光量】作為檢測依據。因此,有效避免普通漫反射型傳感器容易受檢測物體顔色的影響。不過,BGS型的檢測距離比普通漫反射型較短。

BGS=Background Suppresion,背景抑制性。

BGS型的檢測原理(三角形測量)?

三角形測量,是指通過三角形的原理,測量物體至傳感器之間的距離。

如右圖所示,已知A/B兩點之間的距離,如果角度A/B也知道的話,則A/B兩點至所需測量位置(紅點●)的距離就可以求得了。

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檢測方法

将【投光素子】、【受光素子】、【被測物】之間的位置構成一個三角形關系,從而求得被測物的距離。如右圖所示。當被測物的距離發生變化(綠色↑)時,受光素子上的受光位置也跟着變化(藍色←)。即測量受光素子的受光位置至被測物之間的距離。

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應用示例

部品的有無檢測

檢測托盤内部品的有無。通過檢測高度差來确認部品的有無,即使部品的顔色發生變化也可穩定檢測,無需重新調整傳感器。

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透明體檢測型

屬于鏡面反射型中的一種。不過,由于光線容易穿透透明體,因此普通的鏡面反射型傳感器無法檢測透明體。而專用于檢測透明體的傳感器,應差距離(→P20)較小,受光量發生細微的變化也能檢測出來。

一般來講,應差距離較小時容易導緻輸出的不穩定(ON/OFF反複切換)、容易受環境幹擾導緻誤動作。為了避免該問題,透明體檢測型傳感器在鏡頭光學系統和電路設計上做了一些改良。

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為什麼使用鏡面反射型?

使用鏡面反射型檢測時,光線會往/返經過檢測物2回,因此受光量的衰減程度較明顯;使用對射型檢測時,光線隻經過檢測物1回,受光量衰減程度比鏡面反射型小。假如光線經過檢測物1回時受光量的衰減率為3%的話,鏡面反射型的受光量衰減6%,而對射型僅衰減3%。

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應用示例

PET瓶檢測

檢測透明瓶的有無,普通光電床幹起及接近開光都不能檢測透明玻璃及透明瓶,透明體較薄時,接觸式傳感器也難檢測,此時低價格的透明體檢測傳感器優勢比較顯著。

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限定反射型·廣角漫反射型

限定反射型

屬于漫反射型的一種。光學系統特别設計,使得傳感器隻能在指定範圍内檢測物體。常用于檢測指定區域内的工作的有無。與BGS型傳感器相比,精度較低,但結構較簡單價格便宜。另外,光纖傳感器中,由于無法滿足BGS型的光學結構,因此常采用限定反射型的方式。

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應用示例

檢測晶片是否有缺口

檢測晶片是否存在缺口,即使狹小空間中存在背景物體,限定反射型傳感器也可穩定檢測。

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廣角漫反射型

普通傳感器的投光孔徑較小(光斑較小),而廣角漫反射型傳感器擴大了投光孔徑。由于孔徑角較大,适用于檢測透明體、表面存在溝槽/縫隙等小光斑傳感器檢測不穩定的情況。不過,因為廣角漫反射型傳感器投射的光線不聚光,所以測試距離表較短。

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應用示例

透明薄膜檢測

監視透明卷膜物料是否用完。廣角漫反射型傳感器光斑較大,無需使用反光鏡,即使薄膜褶皺或抖動也可穩定檢測。

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顔色判定型(顔色傳感器/色标傳感器)

采用RGB三色光源,通過計算R·G·B各種顔色的反射光量來識别出被測顔色。有兩種檢測模式:顔色模式、色标模式;可根據具體應用選擇相應的檢測模式。

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1.顔色模式

R·G·B三色光源同時投光識别被測顔色。物體表面存在各種各樣的顔色時亦能高精度檢測出指定的顔色。

連接器的顔色檢測:

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2.色标模式

分别對被測色标和背景進行示教(2點示教)時,傳感器從R·G·B三色光中選擇出最佳的光源作為投射光。常用于檢測單一顔色背景上的某種色标的有無(包裝薄膜色标等)。

膠管的色标檢測:

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(對射型·鏡面反射型·漫反射型·BGS型)特性對比:

類型

對射型

鏡面反射型

漫反射型

BGS型

檢測距離

遠

中

近

更近

設置簡便·安裝空間

相對麻煩

相對簡單

簡單

簡單

配線工程

相對麻煩

簡單

簡單

簡單

顔色影響

完全不受影響

完全不受影響

受影響

受影響小

表面狀态

完全不受影響

完全不受影響

受影響

受影響小

背景影響

完全不受影響

完全不受影響

受影響

受影響小

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