传感器光电传感器下.pptx

一、光电开关的结构和分类一、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。遮断型光电开关的两大类。遮断型光电开关的发射器和接收器发射器和接收器相对安放相对安放，轴线严格对准。，轴线严格对准。当有物体在两者中间通过时，红外光束被遮断当有物体在两者中间通过时，红外光束被遮断，接收器，接收器接收不到红外线而接收不到红外线而产生一个负脉冲信号产生一个负脉冲信号。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检测距离一般可达十几米几米，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，当有物体在光电开关面前通过时，红外光束被反射回来，接收器接收到红外线，而时，红外光束被反射回来，接收器接收到红外线，而产生一个正脉冲信号产生一个正脉冲信号。反射型。反射型光电开关的光电开关的检测距离一般不超过检测距离一般不超过1m1m，对暗色物体无法检测对暗色物体无法检测。第1页/共98页2023/2/52 光电开关外形光电开关外形第2页/共98页2023/2/53某系列光电开关型号说明某系列光电开关型号说明 第3页/共98页2023/2/54遮断型光电开关示意图遮断型光电开关示意图遮断报警第4页/共98页2023/2/55遮断式光电开关原理遮断式光电开关原理ObjectReceiver 遮断式光电开关由相互分离且相对安装的光发射器和光接受器组成。当被检测物体位于发射器和接受器之间时，光线被阻断，接受器接受不到红外线而产生开关信号。被检测物体光发射器光接收器第5页/共98页2023/2/56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第6页/共98页2023/2/57 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）第7页/共98页2023/2/58光电开关在产品检验中的应光电开关在产品检验中的应用用遮断型光电开关用于产品质量控制第8页/共98页光幕光幕 两个柱形结构两个柱形结构相对而立，每隔数十相对而立，每隔数十毫米安装一对发光二毫米安装一对发光二极管和光敏接收管，极管和光敏接收管，形成光幕，当有物体形成光幕，当有物体遮挡住光线时，传感遮挡住光线时，传感器发出报警信号。器发出报警信号。接收器第9页/共98页 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，传感线时，传感器发出报警器发出报警信号，起保信号，起保护、预警等护、预警等作用。作用。光线被遮断（报警）第10页/共98页2023/2/511 光幕应用（续）光幕应用（续）产品高度测量产品高度测量第11页/共98页2023/2/512 光幕应用（续）光幕应用（续）三维尺寸检测宽度宽度 测量测量长度长度 测量测量高度高度 测量测量第12页/共98页2023/2/513 光幕应用（续）光幕应用（续）木材外形截面积检测第13页/共98页2023/2/514 光幕应用（续）光幕应用（续）孔的检测第14页/共98页 光幕应用（续）光幕应用（续）纠偏 光幕可检测出带材在卷曲过程中的偏移，经控制器和执行机构使带材向正确的方向运动（纠偏）。第15页/共98页2023/2/516 光幕应用（续）光幕应用（续）光幕用于 自动收费系统的车辆检测第16页/共98页2023/2/517 光幕应用（续）光幕应用（续）锻压机床的 安全区域设置 及入侵报警第17页/共98页2023/2/518 光幕应用（续）光幕应用（续）安全区示警第18页/共98页2023/2/519 光幕应用（续）光幕应用（续）手的安全区保护第19页/共98页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：反射镜反射型反射镜反射型及及被测物漫反射型被测物漫反射型（简称（简称散射型）。散射型）。反射镜反射型光电开关采用较为方便的单侧安装方式，但需要调整反射镜的角度以取得最佳的反射效果。反射镜通常使用三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏感，有的还采用偏光镜，它能将光源发出的光转变成偏振光（波动方向严格一致的光）反射回去，提高抗干扰能力。第20页/共98页2023/2/521定区域反射式光电开关原理定区域反射式光电开关原理 定区域式光电开关有一个非常确定的检测区域，不经过该区域的被测物体不会引起光电开关产生开关信号。检测距离检测距离第21页/共98页2023/2/522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、接收器于一身第22页/共98页反射镜反射镜反射型反射型光电开光电开关工作原理关工作原理反射镜使用偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收器表面覆盖一层偏光透镜，只能接受反射镜反射回来的偏振光。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第23页/共98页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 塑料瓶的反射光不是偏振光，不会引起报警。第24页/共98页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第25页/共98页2023/2/526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）摆放错误检测第26页/共98页2023/2/527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）遮光检测第27页/共98页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）窄脉冲电流驱动，从而发射左右）窄脉冲电流驱动，从而发射40kHz调调制光脉冲。相应地，接收光电元件的输出信号经制光脉冲。相应地，接收光电元件的输出信号经40kHz选频交流放大器及专用的解调选频交流放大器及专用的解调芯片处理，可以有效地防止太阳光、日光灯的干扰，又可减小发射芯片处理，可以有效地防止太阳光、日光灯的干扰，又可减小发射LED的功耗。的功耗。第28页/共98页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 漫反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体。当被测物体经过该光电开关时，发射器发出的光线经被测物体表面反射由接受器接受，于是产生开关信号。额定距离第29页/共98页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第30页/共98页2023/2/531反射型光电开关外形反射型光电开关外形电源指示信号指示第31页/共98页2023/2/532反射型光电开关外形反射型光电开关外形（续）（续）灵敏度调节电位器第32页/共98页 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的（与型号有关），当检测流水线上的漫反射物体时，必须调节安装距离，十分不方便。自学习型光电开关上设置了一只阈值开关，当流水线上的被检测物体到达光电开关面前时，按下阈值开关数秒，待“学习”指示灯闪亮停止后，内部的微处理器就记住了两者之间的距离，就能在一定的允许范围内，可靠地对之后来到的被检测物体作出反应。当流水线上的被检测品种改变时，只需再次“学习”，而不必调节机械安装螺丝。第33页/共98页 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学习指示灯设定距离安装距离第34页/共98页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对于漫反射式光电开关发出的光线需要需要被检测物表面将足够的光线反射回接被检测物表面将足够的光线反射回接收器收器，所以检测距离和被检测物体的表面，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反射率及粗糙程度将决定接收器接收到光线强度，线强度，被检测物体的表面还应尽量垂直被检测物体的表面还应尽量垂直于光电开关的发射光线。于光电开关的发射光线。第35页/共98页2023/2/536常用材料的反射率（相对于白纸的估计值）常用材料的反射率（相对于白纸的估计值）第36页/共98页2023/2/537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第37页/共98页2023/2/538 光电开关应用（续）光电开关应用（续）包装分类检测第38页/共98页2023/2/539 光电开关应用（续）光电开关应用（续）IC引脚检测第39页/共98页2023/2/540 光电开关应用（续）光电开关应用（续）透明度测量、控制质量检测第40页/共98页2023/2/541 光电开关应用（续）光电开关应用（续）加工控制第41页/共98页2023/2/542 光电开关应用（续）光电开关应用（续）机械手定位第42页/共98页光电开关应用（续）光电开关应用（续）三角皮带脱落检测暖气片高度差暖气片高度差的测量的测量第43页/共98页2023/2/544 光电开关应用（续）光电开关应用（续）高度和步距检测第44页/共98页2023/2/545 光电开关应用（续）光电开关应用（续）QFP管脚排列管脚排列的检测的检测 构件厚度 的测量第45页/共98页2023/2/546光电开关应用（续）光电开关应用（续）机械手定位第46页/共98页 光电开关应用（续）光电开关应用（续）集成电路方向检测换向器间隙深度测量第47页/共98页2023/2/548光电开关应用（续）光电开关应用（续）商标方向检测第48页/共98页2023/2/549光电开关应用（续）光电开关应用（续）芯片厚度测量 根据高度差的测量根据高度差的测量可不受本底起伏的影可不受本底起伏的影响响第49页/共98页2023/2/550光电开关应用（续）光电开关应用（续）产品长度检测第50页/共98页2023/2/551光电开关应用（续）光电开关应用（续）产品组装质量检测第51页/共98页二、二、光电断续器光电断续器 光电断续器可分为光电断续器可分为遮断型遮断型和和反射型反射型两种。两种。遮断型光电断续器也称为遮断型光电断续器也称为槽式光电开关槽式光电开关，通，通常是标准的常是标准的U字型结构。字型结构。其发射器和接收器其发射器和接收器做在体积很小的同一塑料壳体中，分别位于做在体积很小的同一塑料壳体中，分别位于U型槽的两边，并形成一光轴型槽的两边，并形成一光轴，两者能可靠两者能可靠地对准地对准，为安装和使用提供了方便。当，为安装和使用提供了方便。当被检被检测物体经过测物体经过U U型槽且阻断光轴时型槽且阻断光轴时，光电开关就，光电开关就产生表示检测到的开关量信号。产生表示检测到的开关量信号。槽式光电开槽式光电开关比较可靠，较适合高速检测关比较可靠，较适合高速检测。第52页/共98页反射反射式式 光电光电断续断续器器 光电断续器广泛应用于自动控制系统、生产流水线、机电一体化设备、办公设光电断续器广泛应用于自动控制系统、生产流水线、机电一体化设备、办公设备和家用电器中。光电断续器的发光二极管可以用直流电驱动，亦可用备和家用电器中。光电断续器的发光二极管可以用直流电驱动，亦可用40kHz40kHz尖脉冲尖脉冲电流驱动；红外电流驱动；红外LEDLED的正向压降约为的正向压降约为1.11.1 1.3V1.3V，驱动电流控制在，驱动电流控制在20mA20mA以内。以内。第53页/共98页2023/2/554光电断续器外形光电断续器外形第54页/共98页2023/2/555光电断续器外形（续）光电断续器外形（续）第55页/共98页2023/2/556光电断续器外形（续）光电断续器外形（续）红色光柱第56页/共98页光电断续器示意图光电断续器示意图 接收器发射器槽遮光报警第57页/共98页2023/2/558光电断续器的应光电断续器的应用用透明簿膜透明物上的标记物检出第58页/共98页 齿 盘 每转过一个齿，光电断续器就输出一个脉冲。通过脉冲频率的测量或脉冲计数，即可获得齿盘转速和角位移。光电断续器的应用（续）光电断续器的应用（续）请写出转速与频率的关系式n=？n第59页/共98页 当工件经过光电断续器时，接收器即产生一个计数脉冲。光电断续器的应用（续）光电断续器的应用（续）第60页/共98页光电传感器的其他用途光电传感器的其他用途注料检测瓶盖检测第61页/共98页2023/2/562其他光电传感器外形其他光电传感器外形第62页/共98页光电传感器的其他用途（续）光电传感器的其他用途（续）阀门手柄位置检测产品计数第63页/共98页光电传感器的其他用途（续）光电传感器的其他用途（续）断裂检测电梯自动运行条件判断第64页/共98页光电传感器的其他用途（续）光电传感器的其他用途（续）进出检测磨床行程控制第65页/共98页光电传感器的其他用途（续）光电传感器的其他用途（续）水位上下限控制液面检测第66页/共98页光电传感器的其他用途（续）光电传感器的其他用途（续）自动注料物位检测第67页/共98页光电传感器的其他用途（续）光电传感器的其他用途（续）物体倒置辨别转速检测第68页/共98页第五节第五节 CCD图像传感器及应用图像传感器及应用 电荷耦合器件（电荷耦合器件（Charge Coupled Device，简称，简称CCD）具有光电转换、信息存）具有光电转换、信息存储和传输等功能。储和传输等功能。CCD具有具有集成度高、功耗小、分辨力集成度高、功耗小、分辨力高、动态范围大等优点高、动态范围大等优点。CCD图像传感器被广泛应用于图像传感器被广泛应用于生活、生活、天文、医疗、电视、传真、通信以及工业检天文、医疗、电视、传真、通信以及工业检测和自动控制系统测和自动控制系统。本节简单介绍。本节简单介绍CCD图像图像传感器的传感器的原理及其应用原理及其应用。第69页/共98页2023/2/570MOS电容器组成的电容器组成的光敏元光敏元及及数据面数据面的显微的显微照片照片CCD读出移位寄存器的数据面显微照片CCD的光敏元结构及存储电荷的原理的光敏元结构及存储电荷的原理 第70页/共98页2023/2/571 彩色彩色CCD显微照片（放大显微照片（放大7000倍）倍）第71页/共98页2023/2/572 CCD图像传感器的分类图像传感器的分类 1.1.线阵线阵CCD外形外形 第72页/共98页2023/2/5732.面阵面阵CCD 面阵面阵CCD能在能在x、y两两个方向都能实现电个方向都能实现电子自扫描，可以获得二维图像。子自扫描，可以获得二维图像。第73页/共98页2023/2/574面阵面阵CCD外形（续）外形（续）200万和万和1600万像素的面阵万像素的面阵CCD 第74页/共98页2023/2/575面阵面阵CCD外形（续）外形（续）第75页/共98页2023/2/576面阵面阵CCD外形（续）外形（续）第76页/共98页2023/2/577CCD图像传感器的应用图像传感器的应用 线阵线阵CCD在在 扫描仪中的应用扫描仪中的应用 第77页/共98页线阵线阵CCD在图像扫描中的应用在图像扫描中的应用 线阵线阵CCD摄像机可用于彩色印摄像机可用于彩色印刷中的套色工艺监控刷中的套色工艺监控 风云一号卫星可以对 地球上空的云层分布 进行逐行扫描第78页/共98页2023/2/579线阵线阵CCD用于字符识别用于字符识别第79页/共98页CCD数码照相机数码照相机 数码相机简称数码相机简称DC，它采用它采用CCD作为作为光电转换器件，将被摄物体的图像以数字光电转换器件，将被摄物体的图像以数字形式记录在存储器中。形式记录在存储器中。数码相机从外观看，也有光学镜头、数码相机从外观看，也有光学镜头、取景器、对焦系统、光圈、内置电子闪光取景器、对焦系统、光圈、内置电子闪光灯等，但比传统相机多了液晶显示器灯等，但比传统相机多了液晶显示器（LCD），内部更有本质的区别，其快门，内部更有本质的区别，其快门结构也大不相同。结构也大不相同。第80页/共98页2023/2/581CCD用于图像记录用于图像记录 第81页/共98页2023/2/582数码相机的外形数码相机的外形第82页/共98页2023/2/583三基色分离原理 CCD数码照相机的结构数码照相机的结构第83页/共98页2023/2/584数码相机的数码相机的结构结构解剖图解剖图CCD及镜头第84页/共98页2023/2/585CCD数码显微镜数码显微镜拍摄的金属表面显微照拍摄的金属表面显微照片片第85页/共98页2023/2/586CCD数码摄像机数码摄像机 第86页/共98页CMOS图像传感器图像传感器 CMOS图像传感器是采用图像传感器是采用互补金属互补金属-氧氧化物化物-半导体工艺制作半导体工艺制作的另一类图像传感器，的另一类图像传感器，简称简称CMOS。现在市售的。现在市售的视频摄像头视频摄像头多使用多使用CMOS作为光电转换器件。虽然目前的作为光电转换器件。虽然目前的CMOS图像传感器图像传感器成像质量比成像质量比CCD略低，略低，但但CMOS具有具有体积小、耗电量小、售价便宜体积小、耗电量小、售价便宜的的优点。随着硅晶圆加工技术的进步，优点。随着硅晶圆加工技术的进步，CMOS的各项技术指标有望超过的各项技术指标有望超过CCD，它在图像传，它在图像传感器中的应用也将日趋广泛。感器中的应用也将日趋广泛。第87页/共98页2023/2/588CMOS视频摄像头视频摄像头 带红外LED照明的CMOS视频摄像头第88页/共98页2023/2/589CMOS视频摄像头的外部结构视频摄像头的外部结构 第89页/共98页2023/2/590CMOS视频摄像头的外形及内部结构视频摄像头的外形及内部结构 第90页/共98页红外热像传感器的红外摄像功能红外热像传感器的红外摄像功能 不同的颜色和亮度代表不同的温度 任何物体只要温度高于绝对零度，内部原子就会作无规则运动，并不断地辐射出热红外能量。红外探测器可将物体辐射的红外功率信号转换成电信号，在计算机成像系统的显示屏上，将得到与物体表面热分布相对应的热像图。第91页/共98页红外热像传感器的红外摄像功能红外热像传感器的红外摄像功能 断指狗手枪钻的发热部位第92页/共98页2023/2/593热成像仪的使热成像仪的使用用 第93页/共98页2023/2/594各种热像各种热像变电站的热像变电站的热像从热像中可以判断过热位置第94页/共98页2023/2/595白天的图像与热像的对比白天的图像与热像的对比 热像热像第95页/共98页2023/2/596各种输电设备的热像各种输电设备的热像输电线接头过热第96页/共98页2023/2/597 休休 息息 一一 下下第97页/共98页2023/2/598感谢您的观看！第98页/共98页