CN109470284A - 一种背景抑制性光电传感器 - Google Patents

Abstract

本申请的目的是提供一种背景抑制性光电传感器，包括：壳体、以及设置在壳体内部的发射器、发射透镜、接收透镜、接收器和曲面镜，所述发射器、发射透镜、曲面镜、接收透镜和接收器沿光路依次设置，所述发射器发射光线，经所述发射透镜后投射至被测物体，并由所述被测物体反射，再经接收透镜投射至曲面镜，最终通过曲面镜汇聚至接收器，因此本申请提供背景抑制性光电传感器在检测距离内对待测物体的检测不会出现盲区。本申请可以消除现有光电传感器的检测盲区，扩大待测物体的检测范围。

Description

一种背景抑制性光电传感器

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，尤其涉及一种背景抑制性光电传感器。

背景技术

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电传感器以其非接触性、响应速率高，容易受检测物的外观颜色和背景的影响，在工业生产过程中应用存在局限性。

现有的漫反射距离设定型光电传感器(称为BGS：Background Suppres-sion)，是利用发光器发出的光线射到目标检测物体上形成的漫反射，部分光线被反射到接收器上，接收器接收到信号经过芯片内部取样，调整等转换成开关信号输出，判定目标物体是否存在而发出的信号。然而，现有的漫反射距离设定型光电传感器检测距离时会随着不同颜色的物体，其检测距离而出现不同的变化，要求距离设定型传感器对深颜色的目标检测物的感测距离达到额定距离的90％以上；但是在靠近传感器的区域存在较大的盲区，这样对活动空间较大的目标检测物来讲，当检测物体出现在盲区内时，就无法实现检测和判断。现有的BGS采用2比例光电二极管或位置检测元件，通过检测物体反射的投光光束将在受光元件上成像。这一成像位置以根据检测物体距离不同而差异的三角测距原理为检测原理。

图1所示的是使用2比例光电二极管作为接收器的BGS的工作原理图。2比例光电二极管的一端(接近投光轴的一侧)称为N(Near)侧，而另一端称为F(Far)侧。相对于设定距离S1，检测物体存在于靠近传感器的位置的情况下，反射光将在N侧成像。相反的，相对于设定距离S1，检测物体存在于较远的位置的情况下，反射光将在F侧成像。传感器可通过计算N侧与F侧的受光量差来判断检测物体的位置。发射器发射光线，经过发射透镜后投射至被测物体，并由所述被测物体反射，再经接收透镜投射至2比例光电二极管，当被测物体所处的位置超出设定范围S1，处于检测距离S2范围内时，此时反射光不能在2比例光电二极管的N侧和F侧之间成像，会导致盲区产生(阴影部分所示)，则BGS无法通过光量差来判断检测物体的位置。

发明内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是如何消除设定距离型光电传感器的检测盲区，使传感器在实际应用中，对设定的检测距离范围无死角，无盲区，从而克服因设备的运动精度或目标检测物的晃动等因素导致感测不到目标检测物的难题。

为此，本申请给出的解决方案是：

提供了一种背景抑制性光电传感器，包括：壳体、以及设置在壳体内部的发射器、发射透镜、接收透镜、接收器和曲面镜，所述发射器、发射透镜、曲面镜、接收透镜和接收器沿光路依次设置，所述发射器发射光线，经所述发射透镜后投射至被测物体，并由所述被测物体反射，再经接收透镜投射至曲面镜，通过曲面镜汇聚至接收器。

进一步地，所述背景抑制性光电传感器还包括接收器屏蔽罩，所述接收器屏蔽罩安装在接收器前端面，包裹在所述接收器的外部，以屏蔽一部分光线，减小所述背景抑制性光电传感器的感应区域。

进一步地，所述背景抑制性光电传感器还包括滤光板，用于过滤一部分光线，使所需要的光通过所述发射透镜。

进一步地，所述背景抑制性光电传感器还包括导光部件，所述导光部件设置在壳体上，在所述背景抑制性光电传感器通电或产生信号后，所述导光部件显示灯光。

进一步地，所述背景抑制性光电传感器还包括电路板，所述电路板设置于壳体内，所述电路板内设置电位器，所述电路板通过所述电位器输出信号。

进一步地，所述背景抑制性光电传感器还包括导线，所述导线的一端与所述电路板连接，另一端引出壳体外，由卡爪固定在所述壳体上，所述导线将电路板产生的信号输出。

进一步地，所述背景抑制性光电传感器还包括调节按钮，所述调节按钮设置在壳体上，与电位器连接，通过旋转调节按钮调节电位器，以改变所述背景抑制性光电传感器的感应距离和信号输出方式。

进一步地，所述背景抑制性光电传感器还包括镜架，所述发射透镜和接收透镜固定在所述镜架上。

进一步地，所述背景抑制性光电传感器采用超声波熔接，实现密封防水效果。

进一步地，所述发射器采用的光源为LD光源或LED光源。

本申请所提供的背景抑制性光电传感器在传感器壳体内设置了曲面镜，曲面镜可以改变光的路线，并将光汇聚到焦点(接收器的位置)，反射光能顺利在传感器的N侧和F侧之间成像，不会产生盲区，因而可以准确判断检测物体的位置。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1：当前现有技术的漫反射距离设定型光电传感器的工作原理图；

图2：本申请背景抑制性光电传感器的工作原理图；

图3：本申请一种实施例所提供的背景抑制性光电传感器的示意图；

图4：基于图3所示的背景抑制性光电传感器的组装图；

附图标记：壳体1，发射器2，发射透镜3，接收透镜4，接收器5，接收器屏蔽罩6，曲面镜7，镜架8，灯窗9，导线10，调节旋钮11，卡爪12，滤光板13，电路板14，待测物体S，设定距离S1，检测距离S2；

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定，仅仅参照较佳实施例对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，均应涵盖在本申请的权利要求范围。

下面结合附图对本申请作进一步详细描述。

本申请的一种背景抑制性光电传感器的工作原理如图2所示：

根据光的传播路径，将发射器2、发射透镜3、接收透镜4、曲面镜7以及接收器5调整到相应的位置，发射器2发出的光线经过发射透镜3投射到待测物体上，再经过被测物体反射到接收透镜4上，经过接收透镜4将光落到曲面镜7上。曲面镜7的光学功能可以把四面八方的光汇聚到一个点，即接收器5的收光点。这样，无论什么角度的光落到曲面镜7上，最终都会反射聚焦到接收器5的焦点上。因此本申请的背景抑制性光电传感器在设定距离S1内或者检测距离S2内都可以感应到待测物体S，对物体S的检测不会出现盲区。相比图一所示的现有技术所提供的光电传感器对待测物体的检测情况，本申请所提供的背景抑制型光电传感器可以消除检测盲区，从而扩大了待测物体的检测范围。

如图3所示，本申请提供的一种背景抑制性光电传感器，包括：壳体1、以及设置在壳体1内部的发射器2、发射透镜3、接收透镜4、接收器5和曲面镜7，所述发射器2、发射透镜3、曲面镜7、接收透镜4和接收器5沿光路依次设置，所述发射器2发射光线，经所述发射透镜3后投射至被测物体，并由所述被测物体反射，再经接收透镜4投射至曲面镜7，通过曲面镜7汇聚至接收器5。

在本申请的一种实施例所提供的背景抑制性光电传感器，含包括接收器屏蔽罩6，所述接收器屏蔽罩6安装在接收器5前端面，包裹在所述接收器5的外部，接收器屏蔽罩6可以以屏蔽一部分光线，减小光斑，从而可以减小所述背景抑制性光电传感器的感应区域，使背景抑制性光电传感器对被检测物体位置的感应更为准确。

图3所示的背景抑制性光电传感器还包括滤光板13，在本实施例中，发射器2向左边发射光源，发射器2发射的光源可以选择LD光源或LED光源，比如红光、红外光、激光都可以作为发射器2的光源，光源的选择根据不同的产品需求而选择。

滤光板13固定在壳体1上，与壳体1配合装配。滤光板13可以过滤掉发射器2和接收器5的一部分光线，减少杂光，使所需要的光通过所述发射透镜3和接收器5。

图3所示的背景抑制性光电传感器还包括灯窗9，在本实施例中，所述灯窗9设置在壳体1上，灯窗9是一个导光的部件，可以显示电源灯，电源灯在背景抑制性光电传感器通电后长亮，一般显示绿色；灯窗9也可以显示信号灯，信号灯在背景抑制性光电传感器产生信号后亮灯，一般为黄色。本实施例中对于灯窗9的灯光颜色显示没有特定的限制。

图3所示的背景抑制性光电传感器还包括电路板14，所述电路板14固定于壳体1内，发射器2与接收器5都连接电路板14。电路板14内设置有电位器，通过所述电位器，可以调节发射器2的发光强度，同时触发电路板14输出信号。

图3所示的背景抑制性光电传感器还包括导线10，所述导线10的一端与所述电路板14连接，另一端引出壳体1外，由卡爪12固定在所述壳体1上，所述导线10将电路板14产生的信号输出。同时电路板14带有正负极反接保护功能，可避免逆接所带来的电气损坏。

图3所示的背景抑制性光电传感器还包括调节旋钮11，本实施例中的调节旋钮11有两个，所述两个调节旋钮11设置在壳体1上，与电路板14的电位器连接。两个调节旋钮11通过旋转，可以调节电位器，以改变所述背景抑制性光电传感器的感应距离和信号输出方式。本实施例的背景抑制性光电传感器有两种信号输出方式，分别为NPN信号输出和PNP信号输出。

本实施例中，发射透镜3和接收透镜4固定在镜架8上，镜架8固定在壳体1内。

图4所示是本申请一种实施例中背景抑制性光电传感器的组装结构示意图。实施例中背景抑制性光电传感器组装过程如下：将导线10和电路板14焊接，之后由卡爪12将导线10固定在壳体1上，根据光路线确定发射器3、发射透镜3、接收透镜4、曲面镜7及接收器5的位置，随后将镜架8、灯窗9与壳体1配合紧凑型装配，安装好滤光板13。本结构小且紧凑，装配简单。最后，背景抑制性光电传感器采用超声波熔接，实现密封防水效果。

综上，相对于现有技术的光电传感器，本申请改善了现有光电传感器会产生检测盲区的缺陷，扩大了待测物体的检测范围。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求极其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

以上结合附图实施例对本申请进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本申请做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本申请的限定，本申请将以所附权利要求书界定的范围作为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种背景抑制性光电传感器，其特征在于，包括：壳体、以及设置在壳体内部的发射器、发射透镜、接收透镜、接收器和曲面镜，所述发射器、发射透镜、曲面镜、接收透镜和接收器沿光路依次设置，所述发射器发射光线，经所述发射透镜后投射至被测物体，并由所述被测物体反射，再经接收透镜投射至曲面镜，通过曲面镜汇聚至接收器。

2.根据权利要求1所述的背景抑制性光电传感器，其特征在于，还包括接收器屏蔽罩，所述接收器屏蔽罩安装在接收器前端面，包裹在所述接收器的外部，以屏蔽一部分光线，减小所述背景抑制性光电传感器的感应区域。

3.根据权利要求1所述的背景抑制性光电传感器，其特征在于，还包括滤光板，用于过滤一部分光线，使所需要的光通过所述发射透镜。

4.根据权利要求1所述的背景抑制性光电传感器，其特征在于，还包括灯窗，所述灯窗设置在壳体上，在所述背景抑制性光电传感器通电或产生信号后，所述灯窗显示灯光。

5.根据权利要求1所述的背景抑制性光电传感器，其特征在于，还包括电路板，所述电路板设置于壳体内，所述电路板内设置电位器，所述电路板通过所述电位器输出信号。

6.根据权利要求5所述的背景抑制性光电传感器，其特征在于，还包括导线，所述导线的一端与所述电路板连接，另一端引出壳体外，由卡爪固定在所述壳体上，所述导线将电路板产生的信号输出。

7.根据权利要求5所述的背景抑制性光电传感器，其特征在于，还包括调节按钮，所述调节按钮设置在壳体上，与电位器连接，通过旋转调节按钮调节电位器，以改变所述背景抑制性光电传感器的感应距离和信号输出方式。

8.根据权利要求1所述的背景抑制性光电传感器，其特征在于，还包括镜架，所述发射透镜和接收透镜固定在所述镜架上。

9.根据权利要求1所述的背景抑制性光电传感器，其特征在于，所述背景抑制性光电传感器采用超声波熔接，实现密封防水效果。

10.根据权利要求1所述的背景抑制性光电传感器，其特征在于，所述发射器采用的光源为LD光源或LED光源。