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1、二 综述 ,各种光电传感器的不同应用方式光电传感器在工业上常用于非接触测量物位 、 距离和条码等信息,随着现代检测技术的发展出现了很多新型的光电传感器 。 本文主要介绍了各种光电传感器的工作原理及其不同的应用方式,并针对不同的检测方式分析了各自的优缺点 。最后还提出了光电传感器在使用中应注意的问题 。西安思源学院杨燕中冶陕压重工设备有限公司邢洁光电传感器的原理和分类光 电传感器是一种能进行非接触检 测 的传感 器,其具 有检 测范 围广 、检测距离远的优点 。其最大检测距离往往和 被检 物的 尺寸 、形状 、颜 色 及表 面状 态有 关 。对环 境 条件要 求不严格,如 高温 区域 、被检 物
2、半透 明时均能正 确检 测,但 不适 宜用 在 潮 湿结露或灰尘 很大的场 合 。光电传感器一般 由发射头 光源 和接收头两部分组成 。它们可以相对独立安装,也可以安装于同一侧,其安装形式主要 由被检测对象和检测环境决定 。检测方式可分为对射式 、反射式 、偏振式 、镜面式 、漫反射式 、会聚式和光幕式等 。如何选择检测方式应主要考虑 以下几点 因素检测距离被检物的尺寸被检物的反光情况如何,如深色物体的反光能力弱被检物是否处于振动场合。 被检物与背景的色差如何周围环境光强如何,例如是否存在自然光或人工照明检测线路上是否有灰尘,灰尘会大大减小光电传感器的检测距离 。对射式对射式光电传感器是一种最
3、常见的非接触检测方式 。其发射头与接收头相对安 装,光轴 必 须保持在 同一 条直 线上 。当被检物不透光时,接收头可以检测到光强发生变化,被检物尺寸应不小于接收头直径的,对于很小的物体,检测时应使用特殊的镜头或遮盖一部分镜头 。对射式的检测距离远,尤其是在环境中灰尘 、杂物较多的场合其优势更明显,最大检测距离可达米左右 。反射式反射式光 电传感器 的发射头和接收头安装于同一侧,在另一侧安装一反射板,当检测物遮挡 了光线使接收头的光强发生变化时,输 出信号 即跟随变化 。反射式光 电传感器允许反射光线有一定的角度变化,但是角度应小于。检测距离一般不超过米,适用于高振动的场合,但不适合检测透明和
4、半透明的物体 。偏振式偏振式光电传感器的接收头只检测三棱镜的反射光或某些对偏振敏感的反射片所反射的光线 。发射头和接收头安装在 同一侧,发射光经过特殊的滤光片后,光线只沿一平面传播,如图 所示。此种检测方式,接收头只检测来 自反光偏振发射光图偏振式光电传感器一 “ 二 综述 ,接收头被检物图会聚式光电传感器图光幕传感器检测带材位置器的反射光线,而对于来 自包装物的反光,铝罐和发光包装皮以及某些反射物的反光不敏感,可 以减少误检测 。镜面式镜面式光 电传感器的发射头和接收头安装时与反射面保持同一角度,以保证人射角与反射角相同,和镜面反射很相似 。镜面式光 电传感器适合于检测反射面是否有破损的部分
5、,可以检查 印刷品是否有破洞等 。漫反射式漫反射式光 电传感器的发射头和接收头安装于同一侧,接收头只需很少量的反射光线就能检测到物体 。漫反射式光电传感器适合于检测物体表面的色标如商标或记号等,例如检测某些需要喷漆的位置,或者检测物品上的标签等 。但在使用时需注意,色标和背景之间的色差越大越好,最好是 白底黑字,目前某些生产厂家生产的光 电传感器的发射光线是可选的 例如红外线 、可见光等,便于用户根据需要选择 。会聚式会聚式光 电传感器 只检测和接收头处于某一固定距离的物体,如图 所示 。当物体处于接收头的焦点位置时,接收头才能检测出来 。也就是说接收头有很大的盲区,对于焦点 以外的物体不作检
6、测 。这样有利于检测很细的线 、瓶盖 、透 明液体 的液位 等,还可 以检 测条 形码,对于透明和半透明物体也可以进行检测 。如在检测传送带上的物体时,使用会聚式光 电传感器可 以避免误检测到传送带或者其他物体 。光幕式光幕式光 电传感器是一种 区域传感器,它依靠物体遮光原理,由发射器的红外发送短光脉冲,形成光幕,接 收二极管逐一接 收 多条 红外线光 束,发射器 的光 束 与接 收 器 的光 束有 一一对 应的 关系 。当被检物进人检测范 围挡住至少一 束光 束时,接收器的控制器就发出信号,达到检测物体的 目的 。光幕传感器可用于跳动物体的纵向位置检测,如图 所示 。更适用于保 护操 作危
7、险机床 的人 员的手指 、脚跺及 全 身,光 束的密度 决 定 了被保护 身体部分 的大小也可将 多个光幕和反射镜形成光 阵,对较 大 的危险禁区进行安 全监 测 。光幕式光 电传感器检测距离可达米,特殊订货可达更远的距离 。多数 安 全 光幕 具有 抑 制功 能,抑制 又分 为 固定抑 制和 浮动抑 制功能,配合 自动化或半 自动 化设 备,更具有灵活性 。固定抑 制是 当有 某 种 固定尺寸 的物 体 长期 处 于 光 幕 有 效检 测 范 围时,光 幕应 自动抑 制该 区域 内的检 测功 能,使 其 能顺利 的通 过 。浮动抑 制功能 是在 光幕 检 测 范 围有 物体做 上 下运 动,
8、则光 幕 自动抑 制该 区域 内的检测功 能 。还 有 的安 全光 幕具有 自学 习功能,对生产 中正常的人工送料和卸料等动作进行 自学习后,即能对生产过程 进行 很 好 的判 断,避 免误 检测造成生产的不连续 。激光扫描器激 光 扫描 器 是将 激 光 发射 器 和接收器集 成在 一 体 的光 电传感器,它是利用激 光 测距 的 原理 进行 工作的 。激光扫描器可生成连续的集束光脉冲,并通过旋转反射器头散射到整个工作区域 。当发射器 发射 出红外激 光束触碰到人或者物体时,通过分析反射的光 脉冲 与发射光 束的 响应 时间差,计算 出 障 碍 物 与 激 光 器 之 间 的 准 确 距离
9、。如 果 发现 异常情 况,激光 扫描 器会立 即停 止 机器 运转 。激 光扫描器 能对角度为和距离通常为米的工作现场进行停车保护,并对一定距离的范 围 内存在 的 危 险进 行 报警不停车。激光扫描器 不仅能对 固定的场所进行 安全保护见 图,还能对 移动 的场 所 保 护,例 如 自动 导航 车 辆 及移动的设备等 见图。激光 扫描 器 危险 区域 和报 警 区域的 形状 可 以使 用 专用 的组 态软 件 进 行困 述 二 ,附表光电传感器的几种检测方式比较对射式发射头与接收头相对安装检测距离远 、适宜于有灰尘的场合发射头与接收头安装于同一侧,对侧安 反射式装反射板安装容易,校准简单,
10、适用于高振动的场合安装时需要校准光轴,费用较高不适合安装在有灰尘的场合,对于透明和半透明的物体以及微小物体检测困难偏振式镜面式发射头与接收头安装于同一侧,需要安装特殊偏振镜头镜面式光电传感器的发射头和接收头安装时与反射面保持同一角度,以保证入射 角与反射 角相同发射头与接收头安装于同一侧,无需安装反射板发射头与接收头安装于同一侧,光线会聚于焦点上发射头与接收头相对安装,发射器的光束与接收器的光束一一对应 的关系发射头与接收头安装一体,利用激光测距原理只检测来 自反光器的发射光,避免误 检测检测距离和检测面受限制检测反射面的破损,检测距离可用入射角反射角调节必须进行入射角反射角校准,安装较复杂漫
11、反射式检测距离较近,检测不同的物体时性能会有改变会聚式不适合在振动的场合使用光幕式无需精确校准,安装容易,可检测透明或半透 明体只检测焦点上的物体,对焦点内外的物体不检测能检测跳动的物体位置,和可 以检测 细小物体价格高,需要校准光轴激光扫描器检测面宽,检测区域形状可编程价格贵激光扫描器应注意有些光 电传感器不适于应用在湿度较大 的场合,尤其 当光 电开 关发射 头表 面结露 时会使光 线散 射,容易造 成 误 检 测 。报苦区域固定区域保护匕 移动区域保护图激光扫描器作者简介杨燕一女讲师,西安思源学 院机 电学院 自动化教研室副主任 。研究方向过程控制与运动控制 。设 定,用户 只需 简单的
12、坐 标设 定,而无需复杂的绘图就能实现 。几种光电传感器不同检测 方式的对比根据 不同的使用需要,可 以选择不同的检测方一 式,几种检测方式的工作方式和优缺点对 比 见附表所示 。头和接 收头之 间应进 行光轴 的调 整,确 保 发 射 光 线 能 最 大 量 的进 人 接 收头,以保 证传感器 的检测性 能 。当光电传 感 器 处 于 灰 尘 较 大 的 场 合 使 用时,应尽 量 保 持 发 射 头 安 装 在 较 干 净的 区域,接 收 头 可 以处 于 有 灰 尘 的 区域,主要是 因为灰尘 能使 光线散 射,如果发射头的光线被散射后,有可能光 线 完全 改变传播路 径,而无法进人接 收 头 。为 了避 免误 检 测,应将 发射头安 装在较干净 的区域 。在使 用时还参考文献川丁学文电气控制与工程实习指南 北京机械工业出版社,【罗克韦尔自动化公司【施耐德电气安全解决方案光电传感器的使用注意项在 进 行 光 电传 感 器 安 装 时,发 射、
