
光传感器是利用光的各种特性来检验物体是否存在或表面状态的变化等。
光电传感器通常由传输光线的投射位置和接收光线的照明位置组成。当投射的光线被检测到的物体系统遮挡或反射回来时,到达光线位置的受光量会发生变化。只要检测到光线位置的任何变化,就会转换成电子信号并导出。一般来说,可视光(主要是红色,绿色和红色用来判断颜色)和红外线占绝大多数。
光电传感器主要可以分为三类。
特点
•检验距离较长
以对比型为例,其检测距离可达10m以上,长度可达其它检测方法(磁力、超声等)所望尘莫及。
•对检验对象的限制较少。
与近接传感器不同,只能检测金属材料的物体。这种传感器的检测原理是通过检测物体挡住光线,所以大多数物体,如玻璃、木材和液体,都可以检测到。
•应答时间短
光是自己以极高的速度行进,除了架构传感器电路所需的机器动作时间外,所需的响应时间极短。
•解析度更高
通过先进的设计技术,投光光束必然会变成较小的光斑,而且由于该产品采用了特殊的光学系统结构,因此可以达到高分辨率的目的。这样,即使是细微的物体检测或需要高精度的位置检测也能得到解决。
•通过非接触方式完成检验
无论是检测物体还是传感器,机器本身都不需要接触物体就可以进行检测。这样,传感器就可以长期使用。
•判断颜色
根据投光波长和检测物体的颜色组合,检测物体形成的光源反射率和吸收率是不同的。光电传感器就是通过这个特性来检测物体的颜色。
•调节更简单
其中一种型号的光电传感器采用投射可视光的方式,投射光束可以一目了然,所以在定位物体时更容易检查。
原理
1.光的特性
如果光线进入气体或水中,常以直线方式前进。
对比传感器采用狭缝板对细小物体进行检测,这就是利用光线的原理。
•映射
如果光源由折光率不同的介质,进入另一介质面,则会改变行进方向。
•反射(正反射,回归反射,扩散反射)
光直射在镜子或玻璃等平面上后,反射的视角与入射角相同,这就是所谓的“正反射”。
由三个平面直角交叉而成的形状,即所谓的“三面直角棱镜”。
将光源投射到三面直角棱镜后,光源会反复反射,折射光的最终到达方向与投射方向相反。这种反射方式被称为“回归反射”。
原则上,大多数回归反射板都是由边缘数厘米的三面直角棱镜正确排列而成。
此外,像白纸这样不光泽的表面被称为“扩散反射”,因为光线会反射到所有方向。扩散反射产品的检测方法就是利用这个原理。
•偏光
光波的振动方向将垂直于行驶方向。光电传感器主要使用LED作为光源。LED投射的光线会向垂直于行驶方向的各个方向振动,称为“无偏光”。单角度限制无偏光振动方向的光学滤镜称为“偏光滤镜”。也就是说,当LED投射光源时,通过偏光滤镜的光线只会向单个方向振动,这种状态称为“偏光”(准确地说,应该称为“直偏光”)。这样,朝向某个方向(例如,垂直通过水的方向振动)的振动方向只能向振动。
2.灯源
•亮灯方式
〈脉冲变光的方法〉
大多数光电传感器大多采用脉冲调变光,其原理是在固定周期内反复投光。
这种方法不容易受到外界光线的影响,适合远距离检查。内置模型,避免相互影响功能,其投光周期会因影响光源或外界光线的因素而在固定范围内发生变化。
〈直流光方式〉
这种方法将继续投射固定光量的光,用于标记传感器。虽然DC光具有高速反应性,但其缺陷是检测距离短,容易受到外界的影响。
•灯源的颜色和类型
3.三角测距
三角测距法主要用于距离设定型光电传感器的检测原理。下图显示了三角测距法的原理。
投光元件投射的光线会扩散并反射到测试对象上。折射光会通过光照镜片显示在位置测试元件上(半导体元件会根据光源与测试元件接触的位置导出信号)。当测试对象放置在光学系统附近的位置A时,折射光会显示在位置测试元件的A位置。此外,如果放置在远离光学系统的位置B,折射光会变成
就像B的位置一样。所以,只要对元件上的显像位置进行测量,就可以计算出与检测对象之间的距离。
分类
根据检测方法进行分类
检测方式
在受光器的对面设置投光器,方便投光器的光线投射到受光器中。
如果检测对象放置在投光器和受光器之间,并且光源被遮挡,进入受光器的光量就会降低。
另外,检测方法与对比型相同,在传感器的形状上,投光位置一体成型,称为“沟型”。
特点
•运动稳定性高,检测距离长(数cm)~数十m)
•即使检验对象通过路径发生变化,检验位置仍然不变。
•检测物体的光泽、颜色和坡度不易受到影响。
扩散反射型(2)
检测方式
投影仪与受光器一体成型,光源不会回到一般的光照位置。当投影位置投射的光线接触到检测对象时,检测对象反射的光线会进入光照位置,增加受光量。
特点
•检验距离为cm~数m
•更容易安装和调整
•折射光量、检验稳定性和距离因测试对象的表面状态(颜色、凹凸面)而异。
(3)回归反射型
检测方式
选择投影仪和受光器一体成型的方法。一般来说,投影仪投射的光线会反射到设置在对面反射板上,然后回到光线位置。当检查对象的光线被遮挡时,进入光线位置的光量会减少。
特点
•检验距离为cm~数m
•更容易调节布线和光轴(减少工作时间)
•检验对象的颜色、坡度不易受到影响。
•光源可以检测物体2次,所以适合检测透明物体。
•当测试对象的表面是镜面时,一旦表面接收到折射光,就像没有放置测试对象的状态一样,这将导致传感器无法测试。这时,只要使用MSR功能,问题就可以解决。
•近距离有盲点
(4)距离设定型
检测方式
传感器的照明元件由两个分割的光电二极体或位置检测元件组成。检测对象反射的投光光束会显示在照明元件上,显示位置会随着检测对象的距离而变化,即通过“三角测距”原理进行检测。
下图显示了使用两个分割光电二极体的检测方法。两个分割光电二极体的一端(靠近外壳端)称为N(Near)侧面,另一端称为F(Far)侧面。当测试对象存在于设定距离的位置时,折射光会显示在N侧和F侧的中间点,此时两侧光电二极体接收到的光量是相同的。当测试对象放置在离设定距离更近的传感器位置时,折射光会显示在N侧。相反,当测试对象存在于比设定距离更远的位置时,折射光会显示在F侧。此时,只要计算传感器通过计算N侧受光量和F侧受光量之间的差异,就可以推断出测试对象的位置。