自动检测技术与应用第十章下

第十章第十章 光电传感器光电传感器（下下） 第四节第四节 光电开关及光电断续器光电开关及光电断续器 从原理上讲从原理上讲，光电开关及光电断续器光电开关及光电断续器 没有太大的差别没有太大的差别，都是都是由红外线发射元件由红外线发射元件 与光敏接收元件组成与光敏接收元件组成，只是只是光电断续器是光电断续器是 整体结构整体结构，其检测距离只有几毫米至几十其检测距离只有几毫米至几十 毫米毫米，而而光电开关的检测距离可达几米至光电开关的检测距离可达几米至 几十米几十米。 一一、光电开关的结构和分类光电开关的结构和分类 光电开关可分为光电开关可分为遮断型遮断型和和反射型反射型两大类两大类。遮断遮断 型光电开关的型光电开关的发射器和接收器相对安放发射器和接收器相对安放，轴线严格轴线严格 对准对准。当有物体在两者中间通过时当有物体在两者中间通过时，红外光束被遮红外光束被遮 断断，接收器接收不到红外线而接收器接收不到红外线而产生一个负脉冲信产生一个负脉冲信 号号。 遮断型光电开关的遮断型光电开关的检测距离一般可达十几检测距离一般可达十几 米米，对所有能遮断光线的物体均可检测对所有能遮断光线的物体均可检测。 反射型光电开关的发射器和接收器反射型光电开关的发射器和接收器单侧安装单侧安装， 当有物体在光电开关面前通过时当有物体在光电开关面前通过时，红外光束被反射红外光束被反射 回来回来，接收器接收到红外线接收器接收到红外线，而而产生一个正脉冲信产生一个正脉冲信 号号。反射型光电开关的反射型光电开关的检测距离一般不超过检测距离一般不超过1 1m m，对对 暗色物体无法检测暗色物体无法检测。 2015/12/6 Sunday 3 光电开关外形光电开关外形 2015/12/6 Sunday 4 某系列光电开关型号说明某系列光电开关型号说明 2015/12/6 Sunday 5 遮断型光电开关示意图遮断型光电开关示意图 遮断报警遮断报警 2015/12/6 Sunday 6 遮断式光电开关原理遮断式光电开关原理 Object Receiver 遮断式光电开关遮断式光电开关 由相互分离且相对安由相互分离且相对安 装的光发射器和光接装的光发射器和光接 受器组成受器组成。当被检测当被检测 物体位于发射器和接物体位于发射器和接 受器之间时受器之间时，光线被光线被 阻断阻断，接受器接受不接受器接受不 到红外线而产生开关到红外线而产生开关 信号信号。 被检测物体 光发射器 光接收器 2015/12/6 Sunday 7 遮断型遮断型光电开关用于人体保护光电开关用于人体保护 2015/12/6 Sunday 8 光电开关在光电开关在 流水线上的应用流水线上的应用 送料器 定区域式光电开关定区域式光电开关 咖啡罐咖啡罐 流水线运行方向流水线运行方向 罐装高度检测罐装高度检测 储料仓储料仓 落料口落料口 遮断式光电开关遮断式光电开关 （计数计数） 2015/12/6 Sunday 9 光电开关在产品检验中的应用光电开关在产品检验中的应用 遮断型光电开关用于产品质量控制 光幕光幕 两个柱两个柱 形结构相对形结构相对 而立而立，每隔每隔 数十毫米安数十毫米安 装一对发光装一对发光 二极管和光二极管和光 敏接收管敏接收管， 形成光幕形成光幕， 当有物体遮当有物体遮 挡住光线挡住光线 时时，传感器传感器 发出报警信发出报警信 号号。 接收器接收器 光幕应用光幕应用 当有物当有物 体遮挡住光体遮挡住光 线时线时，传感传感 器发出报警器发出报警 信号信号，起保起保 护护、预警等预警等 作用作用。 光线被遮断光线被遮断（报警报警） 2015/12/6 Sunday 12 光幕应用光幕应用（续续） 产品高度测量产品高度测量 2015/12/6 Sunday 13 光幕应用光幕应用（续续） 三维尺寸三维尺寸 检测检测 宽度宽度 测量测量 长度长度 测量测量 高度高度 测量测量 2015/12/6 Sunday 14 光幕应用光幕应用（续续） 木材外形截面积检测木材外形截面积检测 2015/12/6 Sunday 15 光幕应用光幕应用（续续） 孔的检测孔的检测 光幕应用光幕应用（续续） 纠偏纠偏 光幕可光幕可 检测出带材检测出带材 在卷曲过程在卷曲过程 中的偏移中的偏移， 经控制器和经控制器和 执行机构使执行机构使 带材向正确带材向正确 的方向运动的方向运动 （纠偏纠偏）。）。 2015/12/6 Sunday 17 光幕应用光幕应用（续续） 光幕用于光幕用于 自动收费系统的自动收费系统的 车辆检测车辆检测 2015/12/6 Sunday 18 光幕应用光幕应用（续续） 锻压机床的锻压机床的 安全区域设置安全区域设置 及入侵报警及入侵报警 2015/12/6 Sunday 19 光幕应用光幕应用（续续） 安全区示警安全区示警 2015/12/6 Sunday 20 光幕应用光幕应用（续续） 手的手的安全区保护安全区保护 反射型光电开关反射型光电开关 反射型光电开关分为两种情况反射型光电开关分为两种情况：反反 射镜反射型射镜反射型及及被测物漫反射型被测物漫反射型（简称散射简称散射 型型）。）。 反射镜反射型光电开关采用较为方便反射镜反射型光电开关采用较为方便 的的单侧安装单侧安装方式方式，但需要但需要调整反射镜的角调整反射镜的角 度以取得最佳的反射效果度以取得最佳的反射效果。反射镜通常使反射镜通常使 用三角棱镜用三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏它对安装角度的变化不太敏 感感，有的还采用有的还采用偏光镜偏光镜，它能将光源发出它能将光源发出 的光转变成偏振光的光转变成偏振光（波动方向严格一致的波动方向严格一致的 光光）反射回去反射回去，提高抗干扰能力提高抗干扰能力。 2015/12/6 Sunday 22 定定区域反射式光电开关原理区域反射式光电开关原理 定区域式光电定区域式光电 开关有一个非常确定开关有一个非常确定 的检测区域的检测区域，不经过不经过 该区域的被测物体不该区域的被测物体不 会引起光电开关产生会引起光电开关产生 开关信号开关信号。 检测距离 检测距离 2015/12/6 Sunday 23 反射型光电开关及反射镜外形反射型光电开关及反射镜外形 三角反射镜三角反射镜 集发射集发射、接收器接收器 于一身于一身 反射镜反射镜反射型反射型光电开关光电开关 工作原理工作原理 反射镜使用偏光三角棱反射镜使用偏光三角棱 镜镜，能将发射器发出的光能将发射器发出的光 转变成偏振光反射回去转变成偏振光反射回去， 光接收器表面覆盖一层偏光接收器表面覆盖一层偏 光透镜光透镜，只能接受反射镜只能接受反射镜 反射回来的偏振光反射回来的偏振光。 反射板 反射镜反射镜 被测物体 偏振光偏振光 发射光发射光 反射镜反射镜 反射镜反射型反射镜反射型光电开关的应用光电开关的应用 塑料塑料 瓶的反射瓶的反射 光不是偏光不是偏 振光振光，不不 会引起报会引起报 警警。 反射镜反射型反射镜反射型光电开关的应用光电开关的应用（续续） 反射镜反射型检测有无物体通过反射镜反射型检测有无物体通过 2015/12/6 Sunday 27 反射镜反射型反射镜反射型光电开关的应用光电开关的应用（续续） 摆放错误检测摆放错误检测 2015/12/6 Sunday 28 反射镜反射型反射镜反射型光电开关的应用光电开关的应用（续续） 遮光检测遮光检测 调制型光电开关原理调制型光电开关原理 光电开关的光电开关的LED多采用中频多采用中频（40kHz左右左右）窄脉窄脉 冲电流驱动冲电流驱动，从而发射从而发射40kHz调制光脉冲调制光脉冲。相应地相应地， 接收光电元件的输出信号经接收光电元件的输出信号经40kHz选频交流放大器及选频交流放大器及 专用的解调芯片处理专用的解调芯片处理，可以有效地防止太阳光可以有效地防止太阳光、日光日光 灯的干扰灯的干扰，又可减小发射又可减小发射LED的功耗的功耗。 被测物漫反射型光电开关原理被测物漫反射型光电开关原理 漫反射光线 反射光线 被检测物体 光发射器 和光接受器 发射光线 漫反射型漫反射型 光电开关光电开关集光集光 发射器和光接发射器和光接 受器于一体受器于一体。 当被测物体经当被测物体经 过该光电开关过该光电开关 时时，发射器发发射器发 出的光线经被出的光线经被 测物体表面反测物体表面反 射由接受器接射由接受器接 受受，于是产生于是产生 开关信号开关信号。 额定距离额定距离 漫反射型漫反射型光电开关的应用光电开关的应用 请思考如何将光电开关用于卫生间的自动冲水设备请思考如何将光电开关用于卫生间的自动冲水设备 2015/12/6 Sunday 32 反射型光电开关外形反射型光电开关外形 电源电源 指示指示 信号信号 指示指示 2015/12/6 Sunday 33 反射型光电开关外形反射型光电开关外形（续续） 灵敏度调节电位器灵敏度调节电位器 智能化自学习型光电开关智能化自学习型光电开关 常规反射型光电开关的动作距离是不变常规反射型光电开关的动作距离是不变 的的（与型号有关与型号有关），），当检测流水线上的漫反射当检测流水线上的漫反射 物体时物体时，必须调节安装距离必须调节安装距离，十分不方便十分不方便。自自 学习型光电开关上设置了一只阈值开关学习型光电开关上设置了一只阈值开关，当流当流 水线上的被检测物体到达光电开关面前时水线上的被检测物体到达光电开关面前时，按按 下阈值开关数秒下阈值开关数秒，待待“学习学习”指示灯闪亮停止指示灯闪亮停止 后后，内部的微处理器就记住了两者之间的距内部的微处理器就记住了两者之间的距 离离，就能在一定的允许范围内就能在一定的允许范围内，可靠地对之后可靠地对之后 来到的被检测物体作出反应来到的被检测物体作出反应。当流水线上的被当流水线上的被 检测品种改变时检测品种改变时，只需再次只需再次“学习学习”，而而不必调不必调 节机械安装螺丝节机械安装螺丝。 智能化光电开关的自学习过程示意图智能化光电开关的自学习过程示意图 阈值开关阈值开关 学习指示灯学习指示灯 设定距离设定距离 安装距离安装距离 表面反射率表面反射率 对于漫反射式光电开关发出的光线需对于漫反射式光电开关发出的光线需要要被检测物表面将足够的光线反射回接收被检测物表面将足够的光线反射回接收器器，所以检测距离和被检测物体的表面反所以检测距离和被检测物体的表面反射率及粗糙程度将决定接收器接收到光线射率及粗糙程度将决定接收器接收到光线强度强度，被检测物体的表面还应尽量垂直于被检测物体的表面还应尽量垂直于光电开关的发射光线光电开关的发射光线。 2015/12/6 Sunday 37 常用材料的反射率常用材料的反射率（相对于白纸的估计值相对于白纸的估计值） 2015/12/6 Sunday 38 光电开关的最大指向角示意图光电开关的最大指向角示意图 2015/12/6 Sunday 39 光电开关应用光电开关应用（续续） 包装分类检测包装分类检测 2015/12/6 Sunday 40 光电开关应用光电开关应用（续续） IC引脚检测引脚检测 2015/12/6 Sunday 41 光电开关应用光电开关应用（续续） 透明度测量透明度测量、控制控制 质量检测质量检测 2015/12/6 Sunday 42 光电开关应用光电开关应用（续续）