常见光电传感器及原理(什么是光电传感器)

Posted 2023-05-25

篇首语：宁给好汉拉马，不给懒汉作爷。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了常见光电传感器及原理(什么是光电传感器)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

常见光电传感器及原理(什么是光电传感器)

什么是光电传感器

所谓光电传感器，就是通过感应自身投射光的受光量（遮光量），实现非接触式的检测物体的有·无的传感器。

如下图所示，左边的投光器投射出光线，右边的受光器接收到足够的光量（受光量）时判定为ON（○），否则判定为OFF（×）。

光电传感器的特征

·非接触式检测·可长距离检测 ·可检测微小物体

·高速响应速度·大部分物体都可以检测

×容易受到油污&粉尘的影响

检测类型的分类

光电传感器有各种各样的检测类型。

在此，我们仅介绍几种主要的检测类型。

对射型

投光器和受光器分离。主要以【投射的光线是否被遮断？】为检测依据，因此不受检测物体的形状、颜色、倾斜等影响。

对射型传感器

镜面反射型（回归反射型）

配置1个传感器和1个反光镜。同对射型一样，主要以【传感器投射向反光镜的光线是否被遮断？】为检测依据。因为只有1个传感器，所以布线比对射型简便（但还是需要两个安装固定位置）。

镜面反射型传感器

同对射型一样，检测物遮断了投光器和受光器之间的光轴时输出ON(○)/OFF(×)。
不易受到周围的反射光、油污、粉尘等的影响，实现稳定检测。

应用示例

物体进入检查设备确认

确认检查物品是否已进入检测设备内。传感器检测到物品之后，检测设备自动启动检查项目。

漫反射型（扩散反射型）

仅配置1个传感器（内置投光器和受光器）。

投光器投射的光线经过检测物反射回受光器，从而检出物体的有无。

因为只有1个传感器，所以安装固定及布线都比较简便，但容易受检测物体的形状、颜色、倾斜等影响。敬请注意。

漫反射型传感器

与镜面反射型相反，受光器接收到检测物体反射回的光线时输出ON(○)/OFF(×)。
安装固定较简便，但反射光会受到检测物体的颜色、距离、倾斜的变化而变化，因此使用时请确认反射光量的稳定性。

应用示例

金属部品的加工确认

确认金属部品加工孔的有无。

若投射光进入孔中，则无法返回接收器，因此可检测加工孔的有无。

只需要安装固定1个传感器，相关便捷。

BGS型（距离设定型）

传感器采用PSD/C-MOS感光元器件，以【距离】而不是【受光量】作为检测依据。因此，有效避免普通漫反射型传感器容易受检测物体颜色的影响。不过，BGS型的检测距离比普通漫反射型较短。

BGS=Background Suppresion，背景抑制性。

BGS型的检测原理（三角形测量）？

三角形测量，是指通过三角形的原理，测量物体至传感器之间的距离。

如右图所示，已知A/B两点之间的距离，如果角度A/B也知道的话，则A/B两点至所需测量位置（红点●）的距离就可以求得了。

检测方法

将【投光素子】、【受光素子】、【被测物】之间的位置构成一个三角形关系，从而求得被测物的距离。如右图所示。当被测物的距离发生变化（绿色↑）时，受光素子上的受光位置也跟着变化（蓝色←）。即测量受光素子的受光位置至被测物之间的距离。

应用示例

部品的有无检测

检测托盘内部品的有无。通过检测高度差来确认部品的有无，即使部品的颜色发生变化也可稳定检测，无需重新调整传感器。

透明体检测型

属于镜面反射型中的一种。不过，由于光线容易穿透透明体，因此普通的镜面反射型传感器无法检测透明体。而专用于检测透明体的传感器，应差距离（→P20）较小，受光量发生细微的变化也能检测出来。

一般来讲，应差距离较小时容易导致输出的不稳定（ON/OFF反复切换）、容易受环境干扰导致误动作。为了避免该问题，透明体检测型传感器在镜头光学系统和电路设计上做了一些改良。

为什么使用镜面反射型？

使用镜面反射型检测时，光线会往/返经过检测物2回，因此受光量的衰减程度较明显；使用对射型检测时，光线只经过检测物1回，受光量衰减程度比镜面反射型小。假如光线经过检测物1回时受光量的衰减率为3%的话，镜面反射型的受光量衰减6%，而对射型仅衰减3%。

应用示例

PET瓶检测

检测透明瓶的有无，普通光电床干起及接近开光都不能检测透明玻璃及透明瓶，透明体较薄时，接触式传感器也难检测，此时低价格的透明体检测传感器优势比较显著。

限定反射型·广角漫反射型

限定反射型

属于漫反射型的一种。光学系统特别设计，使得传感器只能在指定范围内检测物体。常用于检测指定区域内的工作的有无。与BGS型传感器相比，精度较低，但结构较简单价格便宜。另外，光纤传感器中，由于无法满足BGS型的光学结构，因此常采用限定反射型的方式。

应用示例

检测晶片是否有缺口

检测晶片是否存在缺口，即使狭小空间中存在背景物体，限定反射型传感器也可稳定检测。

广角漫反射型

普通传感器的投光孔径较小（光斑较小），而广角漫反射型传感器扩大了投光孔径。由于孔径角较大，适用于检测透明体、表面存在沟槽/缝隙等小光斑传感器检测不稳定的情况。不过，因为广角漫反射型传感器投射的光线不聚光，所以测试距离表较短。

应用示例

透明薄膜检测

监视透明卷膜物料是否用完。广角漫反射型传感器光斑较大，无需使用反光镜，即使薄膜褶皱或抖动也可稳定检测。

颜色判定型（颜色传感器/色标传感器）

采用RGB三色光源，通过计算R·G·B各种颜色的反射光量来识别出被测颜色。有两种检测模式：颜色模式、色标模式；可根据具体应用选择相应的检测模式。

1.颜色模式

R·G·B三色光源同时投光识别被测颜色。物体表面存在各种各样的颜色时亦能高精度检测出指定的颜色。

连接器的颜色检测：

2.色标模式

分别对被测色标和背景进行示教（2点示教）时，传感器从R·G·B三色光中选择出最佳的光源作为投射光。常用于检测单一颜色背景上的某种色标的有无（包装薄膜色标等）。

胶管的色标检测：

（对射型·镜面反射型·漫反射型·BGS型）特性对比：

类型	对射型	镜面反射型	漫反射型	BGS型
检测距离	远	中	近	更近
设置简便·安装空间	相对麻烦	相对简单	简单	简单
配线工程	相对麻烦	简单	简单	简单
颜色影响	完全不受影响	完全不受影响	受影响	受影响小
表面状态	完全不受影响	完全不受影响	受影响	受影响小
背景影响	完全不受影响	完全不受影响	受影响	受影响小