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      零盲區(qū)漫反射式光電傳感器的制造方法

      文檔序號(hào):6210562閱讀:269來(lái)源:國(guó)知局
      零盲區(qū)漫反射式光電傳感器的制造方法
      【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種零盲區(qū)漫反射式光電傳感器,包括鏡架,鏡架內(nèi)設(shè)有接收透鏡腔以及發(fā)射透鏡腔,所述接收透鏡腔內(nèi)設(shè)有支架、接收透鏡、屏蔽遮光板以及接收管,所述接收透鏡設(shè)于支架上,所述屏蔽遮光板以及接收管依次設(shè)于接收透鏡的后側(cè),所述接收透鏡腔內(nèi)還設(shè)有垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu),所述垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述支架相連;所述屏蔽遮光板的透光孔的開(kāi)度與接收透鏡的垂直移動(dòng)范圍相對(duì)應(yīng);所述接收管采用大感光區(qū)域接收管;所述接收管的軸線位置與透光孔的上沿位置相對(duì)應(yīng)。通過(guò)垂直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)接收透鏡移動(dòng),使接收的成像光斑移動(dòng),來(lái)改變接收光斑到達(dá)接收管的比例。
      【專(zhuān)利說(shuō)明】零盲區(qū)漫反射式光電傳感器
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本實(shí)用新型涉及漫反射式光電傳感器,更具體地說(shuō),是涉及一種零盲區(qū)漫反射式光電傳感器。
      【背景技術(shù)】
      [0002]漫反射式光電傳感器,是發(fā)射器和接收器置于一體,正常情況下接收器收不到發(fā)射器發(fā)出的光信號(hào),當(dāng)檢測(cè)物進(jìn)入檢測(cè)范圍時(shí),發(fā)射光線射到其表面,形成漫反射效果,部分光線被反射回來(lái),接收器收到光信號(hào),輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。漫反射光電傳感器具有距離調(diào)節(jié)功能,在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)或其它應(yīng)用場(chǎng)合需要進(jìn)行檢測(cè)距離調(diào)節(jié),確定檢測(cè)范圍,其實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)調(diào)節(jié)接收端靈敏度,改變檢測(cè)距離。
      [0003]現(xiàn)有漫反射式光電傳感器都存在檢測(cè)盲區(qū),即不能識(shí)別目標(biāo)的范圍,例如:當(dāng)傳感器檢測(cè)距離設(shè)定為10cm,理想狀態(tài)是IOcm以?xún)?nèi)的所有區(qū)域都可以檢測(cè)到物體,但物體靠得過(guò)進(jìn)時(shí),光線反射回路被鏡架遮擋,形成一個(gè)檢測(cè)盲區(qū),可能在小于3cm區(qū)域內(nèi)的物體就無(wú)法正常檢測(cè),對(duì)于不同規(guī)格的漫反射式光電傳感器檢測(cè)盲區(qū)大小不同,但是普遍存在,傳感器檢測(cè)盲區(qū)在使用過(guò)程中如果不加注意,可能造成檢測(cè)的遺漏,一些檢測(cè)盲區(qū)較大的傳感器應(yīng)用場(chǎng)合就會(huì)受到很多限制,給使用帶來(lái)很大的不便。
      [0004]如圖1所示,其中11為接收管、12為發(fā)射管、13為接收透鏡、14為發(fā)射透鏡、15為鏡架、16為濾光片、17為接收電路、18為增益調(diào)整電路、19為放大電路、20為濾波電路、21為邏輯控制電路、22為發(fā)射電路、23為電源和輸出電路,其中,
      [0005]1、邏輯控制電路部分:實(shí)現(xiàn)發(fā)射信號(hào)生成,接收信號(hào)的處理,輸出狀態(tài)控制等功倉(cāng)泛;
      [0006]2、發(fā)射電路部分:發(fā)射電路將發(fā)射信號(hào)進(jìn)行電流放大,驅(qū)動(dòng)發(fā)射管,發(fā)射管發(fā)射紅色或者紅外光脈沖;
      [0007]3、接收電路:接收管與接收電路,將反射回來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào),放大電路將電流信號(hào)進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換和放大,通過(guò)電位器調(diào)節(jié)放大信號(hào)的增益,以改變傳感器檢測(cè)距離。
      [0008]圖中當(dāng)檢測(cè)距離小于目標(biāo)物I的位置時(shí),反射到接收管上的光線就會(huì)被鏡架中間的光線隔離部分所遮擋,形成無(wú)法檢測(cè)目標(biāo)物的盲區(qū),現(xiàn)有方案的漫反射式光電傳感器都無(wú)法完全將其消除,僅有幾款不具有發(fā)射和接收透鏡的傳感器,直接將發(fā)射和接收管緊貼濾光片,才做到了零盲區(qū)效果,這樣由于沒(méi)有透鏡聚集,距離會(huì)衰減很多,而且發(fā)射角度太大,無(wú)法檢測(cè)細(xì)小物體,接收角度也較大,環(huán)境光干擾會(huì)直接引入。
      [0009]再請(qǐng)參見(jiàn)圖2所示,當(dāng)目標(biāo)物體遠(yuǎn)離傳感器時(shí),成像點(diǎn)會(huì)向下移動(dòng),如圖2中3點(diǎn)位置,反射光的成像點(diǎn)過(guò)于偏下,被屏蔽遮光板遮擋,無(wú)法成像到接收管,因此3點(diǎn)位置已超出傳感器檢測(cè)范圍。
      [0010]再請(qǐng)參見(jiàn)圖3所示,圖中A點(diǎn)為盲區(qū)臨界點(diǎn),由于鏡架中間不透光,當(dāng)目標(biāo)物在B點(diǎn)時(shí),如反射光學(xué)B,攝入透鏡的法線角度會(huì)變大,而且位置會(huì)上移,透鏡后的成像點(diǎn)如圖光學(xué)b所指示位置,已經(jīng)超出接收管感光區(qū)域。
      [0011]另外,采用電位器進(jìn)行距離調(diào)節(jié)弊端較多:在小型光電傳感器中,如外形規(guī)格為31*20*llmm的漫反射方形光電傳感器,由于空間有限,距離調(diào)節(jié)都是選用單圈電位器,調(diào)節(jié)精度不高,很難將距離調(diào)得很精準(zhǔn),另外電位器要放在便于設(shè)置的位置,而傳感器放大電路是在接收端信號(hào)敏感的位置,電位器在PCB板上的位置與運(yùn)放電路是分離的,原本屏蔽完好的運(yùn)放電路引入了外界干擾,屏蔽設(shè)計(jì)難度會(huì)增加很多,而且需要濾波電路處理。
      [0012]總之,由于漫反射式光電傳感器應(yīng)用范圍很廣泛,用量巨大,需要有更高的產(chǎn)品性能和更低價(jià)位的整體解決方案,適應(yīng)市場(chǎng)需求。
      實(shí)用新型內(nèi)容
      [0013]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的接收透鏡采用固定結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致接收管接收不到目標(biāo)物在現(xiàn)有盲區(qū)的反射信號(hào)的問(wèn)題,本實(shí)用新型的目的是提供一種零盲區(qū)漫反射式光電傳感器。
      [0014]為達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
      [0015]一種零盲區(qū)漫反射式光電傳感器,包括鏡架,鏡架內(nèi)設(shè)有接收透鏡腔以及發(fā)射透鏡腔,所述接收透鏡腔內(nèi)設(shè)有支架、接收透鏡、屏蔽遮光板以及接收管,所述接收透鏡設(shè)于支架上,所述屏蔽遮光板以及接收管依次設(shè)于接收透鏡的后側(cè),
      [0016]所述接收透鏡腔內(nèi)還設(shè)有垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu),所述垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述支架相連;
      [0017]所述屏蔽遮光板的透光孔的開(kāi)度與接收透鏡的垂直移動(dòng)范圍相對(duì)應(yīng);
      [0018]所述接收管采用大感光區(qū)域接收管;所述接收管的軸線位置與透光孔的上沿位置相對(duì)應(yīng)。
      [0019]所述垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括帶有外螺紋的調(diào)節(jié)螺桿,所述支架的上端開(kāi)設(shè)有通孔,通孔內(nèi)設(shè)有內(nèi)螺紋,所述調(diào)節(jié)螺桿與通孔通過(guò)螺紋相連。
      [0020]所述支架的兩側(cè)分別設(shè)有圓柱形小凸臺(tái),所述接收透鏡腔的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有數(shù)量與圓柱形小凸臺(tái)相一致的長(zhǎng)方形的導(dǎo)滑孔,所述小凸臺(tái)設(shè)于相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)滑孔內(nèi)。
      [0021]所述圓柱形小凸臺(tái)的數(shù)量為4個(gè)。
      [0022]所述垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)范圍是:以所述接收透鏡腔以及發(fā)射透鏡腔之間的隔板為起點(diǎn)向上移動(dòng)0-2.5mm。
      [0023]所述調(diào)節(jié)螺桿的外螺紋的數(shù)量為8個(gè),所述調(diào)節(jié)螺桿的移動(dòng)范圍是:以所述接收透鏡腔以及發(fā)射透鏡腔之間的隔板為起點(diǎn)向上移動(dòng)0-2.5mm。
      [0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比,采用本實(shí)用新型的一種零盲區(qū)漫反射式光電傳感器具有以下的有益效果:
      [0025]I)現(xiàn)有的漫反射式光電傳感器是采用電路參數(shù)調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)檢測(cè)距離調(diào)節(jié)功能,而本實(shí)用新型采用了一種新的實(shí)現(xiàn)方案,通過(guò)垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)接收透鏡移動(dòng),使接收的成像光斑移動(dòng),來(lái)改變接收光斑到達(dá)接收管的比例,實(shí)現(xiàn)距離調(diào)節(jié)功能,同時(shí)機(jī)械調(diào)節(jié)為多圈調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)精度上提聞很多;
      [0026]2)由于結(jié)構(gòu)上透鏡的移動(dòng),改變了固定模式的成像角度,本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)上針對(duì)形成光學(xué)盲區(qū)的光路進(jìn)行了改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了零檢測(cè)盲區(qū)的效果。
      【專(zhuān)利附圖】

      【附圖說(shuō)明】[0027]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的漫反射式光電傳感器的原理示意圖;
      [0028]圖2為圖1中的接收透鏡在檢測(cè)不同距離的目標(biāo)物體時(shí)的檢測(cè)示意圖;
      [0029]圖3為圖1中的盲區(qū)形成示意圖;
      [0030]圖4為本實(shí)用新型的光路部分的原理示意圖;
      [0031]圖5為圖4中的支架的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0032]圖6為圖1中的鏡架的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0033]圖7為本實(shí)用新型的接收透鏡在檢測(cè)不同距離的目標(biāo)物體時(shí)的檢測(cè)示意圖;
      [0034]圖8為本實(shí)用新型的接收透鏡在檢測(cè)圖3中的盲區(qū)內(nèi)的目標(biāo)物體的檢測(cè)示意圖。
      【具體實(shí)施方式】
      [0035]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
      [0036]請(qǐng)參閱圖4、圖5、圖6所示的一種零盲區(qū)漫反射式光電傳感器,包括鏡架31,鏡架31內(nèi)設(shè)有接收透鏡腔32以及發(fā)射透鏡腔33,接收透鏡腔32內(nèi)設(shè)有支架34、接收透鏡35、屏蔽遮光板36以及接收管37,接收透鏡35設(shè)于支架34上,屏蔽遮光板36以及接收管37依次設(shè)于接收透鏡35的后側(cè),接收透鏡腔32內(nèi)還設(shè)有垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)50,垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)50與支架34相連;還包括設(shè)于零盲區(qū)漫反射式光電傳感器外端的濾光片41,設(shè)于發(fā)射透鏡腔33內(nèi)的發(fā)射透鏡43以及發(fā)射管42 ;
      [0037]垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)50例如可以采用這樣的結(jié)構(gòu),即包括帶有8個(gè)外螺紋的調(diào)節(jié)螺桿38,支架34的上端的兩L型腳的內(nèi)側(cè)開(kāi)設(shè)有通孔,通孔內(nèi)設(shè)有內(nèi)螺紋,調(diào)節(jié)螺桿38與通孔通過(guò)螺紋相連。調(diào)節(jié)螺桿的螺紋端可以旋入通孔內(nèi)側(cè)的螺牙中,從而驅(qū)動(dòng)接收透鏡移動(dòng);調(diào)節(jié)螺桿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),透鏡就向上移動(dòng)f ;逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),透鏡就向下移動(dòng)f ;需要說(shuō)明的是,接收透鏡的移動(dòng)范圍是:以接收透鏡腔以及發(fā)射透鏡腔之間的隔板44為起點(diǎn)向上移動(dòng)0-2.5mm,當(dāng)調(diào)節(jié)螺桿38旋轉(zhuǎn)一圈,則接收透鏡就移動(dòng)一個(gè)螺距,依次類(lèi)推直至調(diào)節(jié)到最大值處53 (對(duì)應(yīng)于2.5mm處)或中間值處52 (對(duì)應(yīng)于1.25mm處)或最小值處51 (對(duì)應(yīng)于Omm 處)。
      [0038]這樣,通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿38可以調(diào)節(jié)7.5圈,與現(xiàn)有技術(shù)中的電位器的270°調(diào)節(jié)范圍相一致,相當(dāng)于調(diào)節(jié)精度提高了 10倍,使得傳感器距離設(shè)定更可靠,可以應(yīng)用于需要精確設(shè)定檢測(cè)距離的場(chǎng)合。需要說(shuō)明的是,在相同的垂直移動(dòng)范圍內(nèi),隨著調(diào)節(jié)螺桿38的外螺紋數(shù)增加,調(diào)節(jié)精度也隨之增加。
      [0039]較佳地,支架34的兩側(cè)分別設(shè)有2個(gè)圓柱形小凸臺(tái)39,接收透鏡腔內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有4個(gè)長(zhǎng)方形的導(dǎo)滑孔40,小凸臺(tái)設(shè)于相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)滑孔40內(nèi),當(dāng)小凸臺(tái)裝入導(dǎo)滑孔后,通過(guò)旋動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿驅(qū)動(dòng)接收透鏡直線往復(fù)移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)距離調(diào)節(jié)的功能;導(dǎo)滑孔正好與透鏡小凸臺(tái)匹配,確保透鏡在移動(dòng)時(shí)不會(huì)上下晃動(dòng)及左右擺動(dòng),以確保透鏡的移動(dòng)精度。
      [0040]屏蔽遮光板36的透光孔的開(kāi)度與接收透鏡35的垂直移動(dòng)范圍相對(duì)應(yīng);屏蔽遮光板36為金屬件,對(duì)接收部分電路起到電磁屏蔽作用,另外,在本實(shí)用新型中重點(diǎn)利用了其遮光作用。距離調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)如下:根據(jù)幾何光學(xué)透鏡成像原理,模擬不同物體經(jīng)過(guò)透鏡后成像點(diǎn)的位置移動(dòng)。
      [0041]接收管37采用大感光區(qū)域接收管;所述接收管的軸線位置與透光孔的上沿位置相對(duì)應(yīng)。[0042]當(dāng)接收透鏡35位置上移時(shí),成像點(diǎn)也會(huì)跟隨其上移,重新回到接收管可接收區(qū)域,這樣在圖2中的3點(diǎn)位置傳感器就可以檢測(cè),從而通過(guò)透鏡調(diào)節(jié)增加了檢測(cè)距離,具體見(jiàn)圖7所示。
      [0043]本實(shí)用新型為了消除盲區(qū),設(shè)計(jì)上有兩點(diǎn)不同,如圖8所述,做了兩點(diǎn)改進(jìn),圖中的I處將屏蔽遮光板36的開(kāi)孔進(jìn)行了上移;圖中的2處將接收管位置進(jìn)行了上移,并且將接收管選用大感光區(qū)域的器件。這樣同樣在圖3中的B位置反射回來(lái)的光線也能落在接收管感光區(qū)域,即使物體再靠傳感器,成像點(diǎn)再向上移動(dòng),設(shè)計(jì)上也能保證落在接收管區(qū)域內(nèi),這樣就將原方案中的盲區(qū)改進(jìn)為了可檢測(cè)區(qū)域,實(shí)際測(cè)試,當(dāng)物體緊靠傳感器濾光片41時(shí)都能可靠檢測(cè)。
      [0044]可見(jiàn),本實(shí)用新型中的透鏡調(diào)節(jié)方案才能實(shí)現(xiàn)這樣的盲區(qū)消除改進(jìn),如圖8中所示,接收透鏡的中心與接收管的中心不在同一水平高度。而現(xiàn)有技術(shù)中的電位器距離調(diào)節(jié)式的光電傳感器無(wú)法設(shè)計(jì)成這種零盲區(qū)的光線結(jié)構(gòu)。
      [0045]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到,以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的目的,而并非用作對(duì)本實(shí)用新型的限定,只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi),對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
      【權(quán)利要求】
      1.一種零盲區(qū)漫反射式光電傳感器,包括鏡架,鏡架內(nèi)設(shè)有接收透鏡腔以及發(fā)射透鏡腔,所述接收透鏡腔內(nèi)設(shè)有支架、接收透鏡、屏蔽遮光板以及接收管,所述接收透鏡設(shè)于支架上,所述屏蔽遮光板以及接收管依次設(shè)于接收透鏡的后側(cè),其特征在于: 所述接收透鏡腔內(nèi)還設(shè)有垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu),所述垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述支架相連; 所述屏蔽遮光板的透光孔的開(kāi)度與接收透鏡的垂直移動(dòng)范圍相對(duì)應(yīng); 所述接收管采用大感光區(qū)域接收管;所述接收管的軸線位置與透光孔的上沿位置相對(duì)應(yīng)。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零盲區(qū)漫反射式光電傳感器,其特征在于: 所述垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括帶有外螺紋的調(diào)節(jié)螺桿,所述支架的上端開(kāi)設(shè)有通孔,通孔內(nèi)設(shè)有內(nèi)螺紋,所述調(diào)節(jié)螺桿與通孔通過(guò)螺紋相連。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的零盲區(qū)漫反射式光電傳感器,其特征在于: 所述支架的兩側(cè)分別設(shè)有圓柱形小凸臺(tái),所述接收透鏡腔的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有數(shù)量與圓柱形小凸臺(tái)相一致的長(zhǎng)方形的導(dǎo)滑孔,所述小凸臺(tái)設(shè)于相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)滑孔內(nèi)。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的零盲區(qū)漫反射式光電傳感器,其特征在于: 所述圓柱形小凸臺(tái)的數(shù)量為4個(gè)。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零盲區(qū)漫反射式光電傳感器,其特征在于: 所述垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)范圍是:以所述接收透鏡腔以及發(fā)射透鏡腔之間的隔板為起點(diǎn)向上移動(dòng)0-2.5mm。
      6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的零盲區(qū)漫反射式光電傳感器,其特征在于: 所述調(diào)節(jié)螺桿的外螺紋的數(shù)量為8個(gè),所述調(diào)節(jié)螺桿的移動(dòng)范圍是:以所述接收透鏡腔以及發(fā)射透鏡腔之間的隔板為起點(diǎn)向上移動(dòng)0-2.5mm。
      【文檔編號(hào)】G01V8/10GK203630370SQ201320832886
      【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
      【發(fā)明者】祁偉光, 謝勇, 許用疆 申請(qǐng)人:上海蘭寶傳感科技股份有限公司
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