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啥是光學傳感器

圖文 更新时间:2025-02-11 18:58:00
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

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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