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光纤光电传感器解决扫描检测难题 |
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作者：堡盟电子（上海）有限公司 |
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在输送设备、PCB制造机械、文件处理设备或者制药包装业中，识别和检测当属其中最困难且急需解决的问题之一。因此，拥有广泛的高性能红光传感器和高精度的激光传感器，而且已经增加了数种能提供特殊光束形状的微型光纤光电传感器版本的10系列，为轻松解决这些行业中最困难的识别和检测问题提供了可能。
通过最佳光束和背景抑制实现精确识别
由于带背景抑制的漫反射式传感器中使用各种LED，因而，最佳传感器的选择需要视具体应用而定。在进行精密检测时，打在物体上的光斑的形状和大小起着决定性的作用。如果检测任务涉及到高精度物体的定位或者小型元器件的可靠检测，则可以安装并采用激光束的传感器。由于激光二极管的光出口极小，而且光学元件的质量很高，光束焦点的直径仅为0.2毫米。这样，物体就能够以相应的精确度进行定位。
图1 新型的微型光纤光电传感器
连接在点光源LED侧面的焊线以及精密的光学元件，还可以从红光传感器中产生几乎等同于激光的光束（焦点处的光束直径：2毫米）。因此，这些红光传感器在精度上比采用从侧面接近的常规LED传感器有显著的提高。如果需要可靠地检测比较大型的物体，则标准的红光LED仍然是首选。
表1中的这三种10系列传感器均具有高效率的背景抑制功能。带背景抑制的漫反射式传感器是目前最受欢迎的，可用于精确和可靠地检测物体（无论是何种颜色或表面特征）的传感器。传感器越是能够更有效地区分背景和被检的元器件，则其应用领域就越广泛。 
带背景抑制的漫反射式传感器不仅可以分析入射光的强度，同时也能分析物体反射光的入射角。反过来，该入射角仅由物体与传感器之间的距离（T1或T2）决定，然后由位置敏感的接收器元件将对该位置（R1，R2）进行估算。 
图2 使用激光传感器传送带上的小型元器件进行可靠检测。
标准漫反射式传感器的开关点极其依赖于物体的反射或不反射光线的程度，而采用带背景抑制的漫反射式传感器则可以将这一依赖性降至最低。即使在镜头上有灰尘也仍然可以进行识别，因为灰尘只会影响到接收光的强度，而不会影响到光线在接收器二极管上的位置。
通过机械的移动，镜头可以调节开关点，因此，焦距范围和盲区可以根据已调节好的感应距离进行优化。反之则意味着与短开关距离的相应的较小的盲区和最小的黑白位移，从而来获得更精密的检测。
虽然具有可调范围能力的传感器为扫描提供了极佳的灵活性，但是市场仍然需要具有固定范围的传感器，这是为了避免机器操作人员不正确的调节以及减少安装过程中的调节工作。因此，具有能够将高效背景抑制所需的技术并能应用在三种具有确定扫描距离（30、50和80毫米）的新型漫反射式的传感器就成为了必需。
图3 背景抑制的原理
线性光束实现了广泛的表面扫描
在市场上不断出现的一些应用中，采用线性光束的传感器能够提供优于点形或圆点光束传感器的解决方案，例如，必须检测边缘，但是边缘被凹陷处中断的情况等。如果采用点形光束来执行该任务，凹陷处的位置不能够改变，否则将需要根据边缘不断地来重新调节传感器。采用平行于边缘发射的线性光束则可以更有效地执行该任务。光束的长度确保有部分光束始终落入被检的边缘上，从而保证了物体始终可以通过实际边缘来得到精确的检测。 
图4 采用线性光束能可靠地检测PCB的边缘，而不受凹陷处的影响。
线性光束常常是通过使用附加的镜头而获得。但是，这也意味着微型传感器不能投射线性光束。而堡盟公司开发并获得专利的产生线性光束的工艺基于高精度的压纹技术，则可以在光学元件上刻划出极其精细的线条。这种压纹技术并不需要额外的空间，而且也可以用在微型的设计中，例如10系列。此外，不管光源是标准红光LED或激光二极管都没有分别。
光纤光电传感器中的最新趋势
FVDK 10是市场上最小的光纤光电传感器。这种光纤光电传感器的特点，是在于它将最先进的传感器技术与最简便的使用性相结合。得益于开发的新型ASIC（特定用途集成电路）技术，微型10系列光纤光电传感器还可以提供市场上所有的标准功能。例如，最多可以有三个光纤传感器直接相邻放置，而彼此之间不会相互影响也不会导致传感器的错误开关。黄色指示灯LED显示接收的信号是否足够强烈，从而显示该应用是否还能继续可靠的工作，尽管其状况比最佳状态稍差，但是借助于电位计，仍然可以简单而精确地调节开关距离。
10系列的特殊优点还包括光纤光电传感器的小尺寸以及与之相应的最小重量（4克）。在一般光纤光电传感器用于机械手爪或装配头上时，它们必须常常与拉索相容（因为一般光纤光电传感器太大而无法直接安装在机械手爪上）。此外，与拉索相容的光纤光电传感器的可用数量也非常有限，也因此限制了其作为最佳传感器的可选范围。而尺寸小和重量轻的10系列光纤光电传感器则可以毫无问题地安装在机械手爪上，这样就可以使用其它的所有塑料光纤器件。
图5 即使在空间受限的条件下，光纤光电传感器也适用于与所述工艺相似的应用
单一外壳尺寸，无限应用可能
不过，并非只有光学传感器才采用10系列的外壳。采用开关量或模拟量输出的SONUS系列的超声波传感器也可以使用。
新型的10系列传感器可以为客户提供大量和广泛的传感器系列。标准传感器（例如漫反射式传感器、带背景抑制的漫反射式传感器、带极化滤波器的漫反射式传感器以及对射式传感器）均可为客户提供红光和激光版本。光纤光电传感器和超声波传感器使得该产品系列更加的完善。得益于特殊的光束形状、不同的光束直径和各种不同的光纤头，各种复杂的应用都能够以单一的尺寸来进行可靠地处理。
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(10/14/2009) |
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