10检测课件(第十章,下,光电断续器)

1《自动检测与转换技术》第三版多媒体课件第十章（下）光电传感器第十章光电传感器（下）第四节光电开关及光电断续器从原理上讲，光电开关及光电断续器没有太大的差别，都是由红外线发射元件与光敏接收元件组成，只是光电断续器是整体结构，其检测距离只有几毫米至几十毫米，而光电开关的检测距离可达几米至几十米。一、光电开关的结构和分类光电开关可分为遮断型和反射型两大类。遮断型光电开关的发射器和接收器相对安放，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，接收器接收不到红外线而产生一个负脉冲信号。遮断型光电开关的检测距离一般可达十几米，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单侧安装，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，而产生一个正脉冲信号。反射型光电开关的检测距离一般不超过1m，对暗色物体无法检测。反射镜反射型与被测物漫反射型（简称散射型）有什么区别呢？想一想散射型安装较为方便，只要不是全黑的物体均能产生漫反射。散射型光电开关的检测距离与被测物的黑度有关，一般小于几百毫米。5光电开关外形6某系列光电开关型号说明7遮断型光电开关示意图遮断报警8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9遮断型光电开关用于人体保护10光电开关在流水线上的应用送料器定区域式光电开关咖啡罐流水线运行方向罐装高度检测储料仓落料口遮断式光电开关（计数）11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两个柱形结构相对而立，每隔数十毫米安装一对发光二极管和光敏接收管，形成光幕，当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号。接收器光幕应用当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号，起保护、预警等作用。光线被遮断（报警）14光幕应用（续）产品高度测量15光幕应用（续）三维尺寸检测宽度测量长度测量高度测量16光幕应用（续）木材外形截面积检测17光幕应用（续）孔的检测光幕应用（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）。19光幕应用（续）光幕用于自动收费系统的车辆检测20光幕应用（续）锻压机床的安全区域设置及入侵报警21光幕应用（续）安全区示警22光幕应用（续）手的安全区保护反射型光电开关反射型光电开关分为两种情况：反射镜反射型及被测物漫反射型（简称散射型）。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。24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25反射型光电开关及反射镜外形三角反射镜集发射、接收器于一身反射镜反射型光电开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。反射板反射镜被测物体偏振光发射光反射镜反射镜反射型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。反射镜反射型光电开关的应用（续）反射镜反射型检测有无物体通过29反射镜反射型光电开关的应用（续）摆放错误检测30反射镜反射型光电开关的应用（续）遮光检测调制型光电开关原理光电开关的LED多采用中频（40kHz左右）窄脉冲电流驱动，从而发射40kHz调制光脉冲。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。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。漫反射型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检测电解电容极性是否插错34反射型光电开关外形电源指示信号指示35反射型光电开关外形（续）灵敏度调节电位器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。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表面反射率对于漫反射式光电开关发出的光线需要被检测物表面将足够的光线反射回接收器，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强度，被检测物体的表面还应尽量垂直于光电开关的发射光线。39常用材料的反射率（相对于白纸的估计值）40光电开关的最大指向角示意图41光电开关应用（续）包装分类检测42光电开关应用（续）IC引脚检测43光电开关应用（续）透明度测量、控制质量检测44光电开关应用（续）加工控制45光电开关应用（续）机械手定位光电开关应用（续）三角皮带脱落检测暖气片高度差的测量47光电开关应用（续）高度和步距检测48光电开关应用（续）QFP管脚排列的检测构件厚度的测量49光电开关应用（续）机械手定位光电开关应用（续）集成电路方向检测换向器间隙深度测量51光电开关应用（续）商标方向检测52光电开关应用（续）芯片厚度测量根据高度差的测量可不受本底起伏的影响53光电开关应用（续）产品长度检测54光电开关应用（续）产品组装质量检测二、光电断续器光电断续器可分为遮断型和反射型两种。遮断型光电断续器也称为槽式光电开关，通常是标准的U字型结构。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U型槽的两边，并形成一光轴，两者能可靠地对准，为安装和使用提供了方便。当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生表示检测到的开关量信号。槽式光电开关比较可靠，较适合高速检测。反射式光电断续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40kHz尖脉冲电流驱动；红外LED的正向压降约为1.1~1.3V，驱动电流控制在20mA以内。57光电断续器外形58光电断续器外形（续）59光电断续器外形（续）红色光柱光电断续器示意图接收器发射器槽遮光报警61光电断续器的应用透明簿膜透明物上的标记物检出齿盘每转过一个齿，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）请写出转速与频率的关系式n=？n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）光电传感器的其他用途注料检测瓶盖检测65其他光电传感器外形光电传感器的其他用途（续）阀门手柄位置检测产品计数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光电传感器的其他用途（续）进出检测磨床行程控制光电传感器的其他用途（续）水位上下限控制液面检测光电传感器的其他用途（续）自动注料物位检测光电传感器的其他用途（续）物体倒置辨别转速检测第五节CCD图像传感器及应用电荷耦合器件（ChargeCoupledDevice，简称CCD）具有光电转换、信息存储和传输等功能。CCD具有集成度高、功耗小、分辨力高、动态范围大等优点。CCD图像传感器被广泛应用于生活、天文、医疗、电视、传真、通信以及工业检测和自动控制系统。本节简单介绍CCD图像传感器的原理及其应用。73MOS电容器组成的光敏元及数据面的显微照片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74彩色CCD显微照片（放大7000倍）75CCD图像传感器的分类1.线阵CCD外形762.面阵CCD面阵CCD能在x、y两个方向都能实现电子自扫描，可以获得二维图像。77面阵CCD外形（续）200万和1600万像素的面阵CCD78面阵CCD外形（续）79面阵CCD外形（续）80CCD图像传感器的应用线阵CCD在扫描仪中的应用线阵CCD在图像扫描中的应用线阵CCD摄像机可用于彩色印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82线阵CCD用于字符识别CCD数码照相机数码相机简称DC，它采用CCD作为光电转换器件，将被摄物体的图像以数字形式记录在存储器中。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，其快门结构也大不相同。84CCD用于图像记录85数码相机的外形86三基色分离原理CCD数码照相机的结构87数码相机的结构解剖图CCD及镜头88CCD数码显微镜拍摄的金属表面显微照片89CCD数码摄像机CMOS图像传感器熔断器过热CMOS图像传感器是采用互补金属-氧化物-半导体工艺制作的另一类图像传感器，简称CMOS。现在市售的视频摄像头多使用CMOS作为光电转换器件。虽然目前的CMOS图像传感器成像质量比CCD略低，但CMOS具有体积小、耗电量小、售价便宜的优点。随着硅晶圆加工技术的进步，CMOS的各项技术指标有望超过CCD，它在图像传感器中的应用也将日趋广泛。91CMOS视频摄像头带红外LED照明的CMOS视频摄像头92CMOS视频摄像头的外部结构93CMOS视频摄像头的外形及内部结构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。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96热成像仪的使用97热成像仪的使用98热成像仪的使用导线端子过热熔断器过热99热成像仪的使用强电线路的过热红外成像和人眼观察对比100热成像仪的使用101热成像仪的使用102热成像仪的使用103热成像仪的使用104热成像仪的使用105各种热像变电站的热像从热像中可以判断过热位置106白天的图像与热像的对比热像107各种输电设备的热像输电线接头过热108休息一下