| 傳感器 |
| 光電傳感器概要 |
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| 光電傳感器的定義 |
| 「光電傳感器」是利用光的各種性質(zhì)，檢測物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。 |
| 光電傳感器主要由發(fā)光的投光部和接受光線的受光部構(gòu)成。如果投射的光線因檢測物體不 |
| 同而被遮掩或反射，到達(dá)受光部的量將會發(fā)生變化。受光部將檢測出這種變化，并轉(zhuǎn)換為 |
| 電氣信號，進(jìn)行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍(lán)色來判斷顏色）和紅 |
| 外光。 光電傳感器如下圖所示主要分為3類。（詳細(xì)內(nèi)容請參見「 分類 」） |
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| 對射型 |
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| 回歸反射型 |
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| 擴(kuò)散反射型 |
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| 光電傳感器特長 |
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| ①檢測距離長 |
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| 如果在對射型中保留10m以上的檢測距離等，便能實(shí)現(xiàn)其他檢測手段（磁性、超聲波等） 無法離檢測。達(dá)到的長距 |
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| ②對檢測物體的限制少 |
| 由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定 在金屬，它可對玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測。 |
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| ③響應(yīng)時(shí)間短 |
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| 光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時(shí)間，響 應(yīng)時(shí)間非常短。 |
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| ④分辨率高 |
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| 能通過高級設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來實(shí) 現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。 |
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| ⑤可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測 |
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| 可以無須機(jī)械性地接觸檢測物體實(shí)現(xiàn)檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因 此，傳感器能長期使用。 |
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| ⑥可實(shí)現(xiàn)顏色判別 |
| 通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合 而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對檢測物體的顏色進(jìn)行檢測。 |
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| ⑦便于調(diào)整 |
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| 在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進(jìn)行調(diào)整。 |
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| ①光的性質(zhì) |
| 直射 |
| 光在空氣中和水中時(shí)，總是直線傳播。 |
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| 使用對射型傳感器外置的開叉來檢測微小物體的示例便是運(yùn)用了這種原理。 |
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| 曲折 |
| 是指光射入到曲折率不同的界面上時(shí)，通過該界面后，改變行進(jìn)方向的現(xiàn)象。 |
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| 反射（正反射、回歸反射、擴(kuò)散反射） |
| 在鏡面和玻璃平面上，光會以與入射角相同的角度反射，稱為正反射。 |
| 3個(gè)平面互相直角般組合的形狀稱為三面直角棱鏡。 |
如果面向三面直角棱鏡投光，將反復(fù)進(jìn)行正反射，最終的反射光將向投光的反方向行進(jìn)。
這樣的反射稱為回歸反射。 |
| 多數(shù)的回歸反射板都是由數(shù)mm角的三面直角棱鏡按規(guī)律排列而構(gòu)成的。 |
| 此外，在白紙等沒有光澤性的表面上，光線將向各個(gè)方向反射，這樣的反射稱為擴(kuò)散反射。 |
| 擴(kuò)散反射型將該原理作為檢測方式。 |
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| 偏光 |
| 光線可以表現(xiàn)為與其行進(jìn)方向垂直的振動波。作為光電傳感器的光源，主要使用LED。從 |
| LED投射的光線，會在與行進(jìn)方向垂直的各個(gè)方向上振動，這種狀態(tài)的光稱為無偏光。將無偏 |
| 光的光的振動方向限制在一個(gè)方向上的光學(xué)過濾器稱為偏光過濾器。即從LED投光，并通過偏 |
| 光過濾器的光線只在一個(gè)方向上振動，這種狀態(tài)稱為偏光（正確地說應(yīng)為直線偏光）。在某 |
| 一方向（例如縱方向）上振動的偏光，無法通過限制在其垂直方向（橫方向）上振動的偏光 |
| 過濾器?；貧w反射型的M.S.R功能（→③M.S.R.功能（Mirror Surface Rejection：鏡面體光澤 |
| 清除）頁）和作為對射型配件的防止相互干擾過濾器就是應(yīng)用了這種原理。 |
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| ②光源 |
| 光的點(diǎn)亮方式 |
| 〈脈沖變調(diào)光〉 |
| 多數(shù)光電傳感器采用脈沖變調(diào)光，基本以一定周期反復(fù)投光。 |
| 由于很容易排除雜亂光的影響，所以可以實(shí)現(xiàn)長距離檢測。在帶防止相互干擾功能的類型中 |
| ，投光的周期會根據(jù)干擾光和雜亂光而在一定范圍內(nèi)變化。 |
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| 〈直流光〉 |
| 是連續(xù)投射一定光量的光線，在標(biāo)記傳感器等部分機(jī)型中使用。能得到高速響應(yīng)性，但有檢 |
| 測距離短，容易受雜亂光影響等缺點(diǎn)。 |
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| 光源色與種類 |
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| ③光纖型 |
| 構(gòu)造 |
| 由于檢測部（光纖）中完全沒有電氣部分，所以耐干擾等耐環(huán)境性良好。 |
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| E3X-DA-S（數(shù)字放大器） |
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| 檢測原理 |
| 光纖由中間的核心和外圍部分曲折率較小的外包金屬構(gòu)成。 |
| 如果光線入射到核心部分，光線將會在與外包金屬的交界面上一邊反復(fù)進(jìn)行全反射，一邊行進(jìn)。通過光纖 |
| 內(nèi)部從端面發(fā)出的光線以約60°的角度擴(kuò)散，照射到檢測物體上。 |
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| 光纖的種類與特性 |
| 截面 |
構(gòu)造 |
特長 |
有效用途 |
代表型號 |
柔軟型
(多核心) |
(中間的素線固定) |
很少因彎曲造成光量變動
容許彎曲半徑：R1mm |
與傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)型相比
柔軟，可像電線般布線
彎曲半徑可忽略
即使碰觸到光纖，光量也不變動 |
E32-T11R
E32-T11R |
標(biāo)準(zhǔn)型
單芯 |
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光的傳輸效果好 (檢測距離較長)
容許彎曲半徑 ： R25mm或R10mm |
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E32-TC200
E32-DC200 |
耐彎曲型(束) |
（中間的素線分散） |
耐曲折性良好
反復(fù)彎曲次數(shù)100萬次以上（代表例）
容許彎曲半徑：R4mm |
即使使用機(jī)器人手臂等可動的部分也很難破損 |
E32-T11
E32-D11 |
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| ④三角測距 |
| 距離設(shè)定型光電傳感器主要以三角測距為檢測原理。下圖所示的是三角測距的原理。從投光 |
| 元件投射的光線將在檢測物體上擴(kuò)散反射。反射光將通過受光透鏡在位置檢測元件（輸出符 |
| 合光線位置信號的半導(dǎo)體元件）上成像。檢測物體在靠近光學(xué)系統(tǒng)的位置A的情況下，反射光 |
| 會在位置檢測元件的a位置上成像。在離光學(xué)系統(tǒng)較遠(yuǎn)的位置B的情況下，反射光將在b位置上 |
| 成像。因此，通過測定位置檢測元件上的成像位置，可以檢測與檢測物體的距離。 |
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| 光電傳感器分類 |
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| ①按檢測方式分類 |
| (1)對射型 |
| 檢測方式 |
| 為了使投光器發(fā)出的光能進(jìn)入受光器，對向設(shè)置投光器與受光器。 |
| 如果檢測物體進(jìn)入投光器和受光器之間遮蔽了光線，進(jìn)入受光器的光量將減少。 |
| 掌握這種減少后便可進(jìn)行檢測。 |
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| 此外，檢測方式與對射型相同，在傳感器形狀方面，也有投光受光部一體化，稱為槽形的種類。 |
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| 特長： |
| 動作的穩(wěn)定度高，檢測距離長。（數(shù)cm～數(shù)十m） |
| 即使檢測物體的通過線路變化，檢測位置也不變。 |
| 檢測物體的光澤?顏色?傾斜等的影響很少。 |
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| (2)擴(kuò)散反射型 |
| 檢測方式 |
| 在投受光器一體型中，通常光線不會返回受光部。如果投光部發(fā)出的光線碰到檢測物體，檢 |
| 測物體反射的光線將進(jìn)入受光部，受光量將增加。掌握這種增加后，便可進(jìn)行檢測。 |
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| 特長： |
| 檢測距離為數(shù)cm～數(shù)m。 |
| 便于安裝調(diào)整。 |
| 在檢測物體的表面狀態(tài)（顏色、凹凸）中光的反射光量會變化，檢測穩(wěn)定性也變化。 |
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| (3)回歸反射型 |
| 檢測方式 |
| 在投受光器一體型中，通常投光部發(fā)出的光線將反射到相對設(shè)置的反射板上，回到受光部。 |
| 如果檢測物體遮蔽光線，進(jìn)入受光部的光量將減少。 |
| 掌握這種減少后，便可進(jìn)行檢測。 |
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| 特長 |
| 檢測距離為數(shù)cm～數(shù)m。 |
| 布線.光軸調(diào)整方便（可節(jié)省工時(shí)）。 |
| 檢測物體的顏色、傾斜等的影響很少。 |
| 光線通過檢測物體2次，所以適合透明體的檢測。 |
| 檢測物體的表面為鏡面體的情況下，根據(jù)表面反射光的受光不同，有時(shí)會與無檢測物體的狀 |
| 態(tài)相同，無法檢測。這種影響可通過MSR功能來防止。 |
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| (4)距離設(shè)定型 |
| 檢測方式 |
| 作為傳感器的受光元件，使用2比例光電二極管或位置檢測元件。通過檢測物體反射的投 |
| 光光束將在受光元件上成像。這一成像位置以根據(jù)檢測物體距離不同而差異的三角測距原理 |
| 為檢 測原理。 |
| 下圖所示的是使用2比例光電二極管的檢測方式。2比例光電二極管的一端（接近外殼的 |
| 一側(cè)）稱為N（Near）側(cè)，而另一端稱為F（Far）側(cè)。檢測物體存在于已設(shè)定距離的位置上 |
| 的情況下，反射光將在N側(cè)和F側(cè)的中間點(diǎn)成像，兩側(cè)的二極管將受到同等的光量。此外，相 |
| 對于設(shè)定距離，檢測物體存在于靠近傳感器的位置的情況下，反射光將在N側(cè)成像。相反的， |
| 相對于設(shè)定距離，檢測物體存在于較遠(yuǎn)的位置的情況下，反射光將在F側(cè)成像。傳感器可通過 |
| 計(jì)算N側(cè)與F側(cè)的受光量差來判斷檢測物體的位置。 |
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| 距離設(shè)定型的特長 |
| 受檢測物體的表面狀態(tài)?顏色的影響少。 |
| 不易受背景物體的影響。 |
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| BGS(Background Suppression)和FGS(Foreground Suppression) |
| 在E3Z-LS61/-66/-81/-86中，檢測傳輸帶上物體的情況下，可選擇BGS和FGS兩種功能中的任 |
| 何一個(gè)。 |
| BGS是不會對比設(shè)定距離更遠(yuǎn)的背景（傳輸帶）進(jìn)行檢測的功能。 |
| FG是不會對比設(shè)定距離更近的物體，以及回到受光器的光量少于規(guī)定的物體進(jìn)行檢測的功能，反言之，是只對傳輸帶進(jìn)行檢測的功能?；氐绞芄馄鞴饬可俚奈矬w是指： |
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| ①檢測物體的反射率極低，比黑畫紙更黑的物體。 |
| ②反射光幾乎都回到投光側(cè)，如鏡子等物體。 |
| ③反射光量大，但向隨機(jī)方向發(fā)散，有凹凸的光澤面等物體。 |
| 注：③的情況下，根據(jù)檢測物體的移動，有時(shí)反射光會暫時(shí)回到受光側(cè)，所以有時(shí)需要通過OFF延遲定時(shí)器來防止高速顫動。 |
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| 特長 |
| 可對微小的段差進(jìn)行檢測（BGS、FGS）。 |
| 不易受檢測物體的顏色影響（BGS、FGS）。 |
| 不易受背景物體的影響（BGS）。 |
| 有時(shí)會受檢測物體的斑點(diǎn)影響（BGS、FGS）。 |
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| (5)限定反射型 |
| 檢測方式 |
| 與擴(kuò)散反射型相同，接受從檢測物體發(fā)出的反射光進(jìn)行檢測。設(shè)置為在投光器和受光器上僅入射 |
| 正反射光，僅對離開傳感器一定距離（投光光束與受光區(qū)域重疊的范圍）的檢測物體進(jìn)行檢測。 |
| 下圖中，可在（A）位置檢測物體，但在（B）位置無法檢測。 |
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| 特長 |
| 可檢測微妙的段差。 |
| 限定與傳感器的距離，只在該范圍內(nèi)有檢測物體時(shí)進(jìn)行檢測。 |
| 不易受檢測物體的顏色的影響。 |
| 不易受檢測物體的光澤、傾斜的影響。 |
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②按檢測方式選擇點(diǎn)
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| 對射型/回歸反射型的確認(rèn)事項(xiàng) |
| 檢測物體 |
| 1．大小、形狀（縱×橫×高） |
| 2．透明度（不透明體|半透明體|透明體） |
| 3．移動速度V（m/s或個(gè)/分） |
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| 傳感器 |
| 1．檢測距離（L） |
| 2．形狀?大小的限制 |
| a）傳感器 |
| b）回歸反射板（回歸反射型的情況下） |
| 3．有無多個(gè)緊密安裝 |
| a）臺數(shù) |
| b）安裝間距 |
| c）是否可以交錯(cuò)安裝 |
| 4．安裝的限制（是否需要角度等） |
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| 環(huán)境 |
| 1．環(huán)境溫度 |
| 2．有無水、油、藥品等飛散 |
| 3．其他 |
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| 擴(kuò)散反射型、距離設(shè)定型、限定反射型的確認(rèn)事項(xiàng) |
| 檢測物體 |
| 1．大小?形狀（縱×橫×高） |
| 2．顏色 |
| 3．材料（鐵、SUS、木、紙等） |
| 4．表面狀態(tài)（粗糙、有光澤） |
| 5．移動速度V（m/s或個(gè)/分） |
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| 傳感器 |
| 1．檢測距離（與工件之間的距離）（L） |
| 2．形狀、大小的限制 |
| 3．有無多個(gè)緊密安裝 |
| a）臺數(shù) |
| b）安裝間距 |
| 4．安裝的限制（是否需要角度等） |
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| 背景 |
| 1．顏色 |
| 2．材料（鐵、SUS、木、紙等） |
| 3．表面狀態(tài)（粗糙、有光澤等） |
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| 環(huán)境 |
| 1．環(huán)境溫度 |
| 2．有無水、油、藥品等飛散 |
| 3．其他 |
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| ③按構(gòu)成分類 |
| 光電傳感器通常由投光部、受光部、增幅部、控制部、電源部構(gòu)成，按其構(gòu)成狀態(tài)可分為以下幾類。 |
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| (1)放大器分離型 |
| 僅投光部和受光部分離，分別作為投光部和受光部（對射型）、或一體的投受光器（反射型）。其他的增幅部、控制部采用一體的放大器單元形。 |
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| 特長 |
| 投受光器僅由投光元件、受光元件及光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成，所以可以采用小型。 |
| 即使在狹小的場所設(shè)置投、受光器，也可在較遠(yuǎn)的場所調(diào)整靈敏度。 |
| 投?受光部與放大器單元間的信號線很容易受干擾。 |
| 代表機(jī)型（放大器單元）：E3C-LDA、E3C |
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| (2)放大器內(nèi)置型 |
| 除電源部以外為一體。(對射型分為包括投光部的投光器和包括受光部、增幅部、控制部的受光器兩種)。電源部單獨(dú)采用電源單元等形狀。 |
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| 特長 |
| 由于受光部、增幅部、控制部為一體，所以不需要圍繞微小信號的信號線，不易受干擾的影響。 |
| 與放大器分離型相比，布線工時(shí)更少。 |
| 一般比放大器分離型大，但與沒有靈敏度調(diào)整的類型相比，絕不遜色。 |
| 代表機(jī)型：E3Z、E3T、E3S-C |
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| (3)電源內(nèi)置型 |
| 連電源部也包含在投光器、受光器中的一體化產(chǎn)品。 |
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| 特長 |
| 可直接連接到商用電源上，此外還能從受光器直接進(jìn)行容量較大的控制輸出。 |
| 投光器、受光器中還包括了電源變壓器等，所以與其他形態(tài)相比很大。 |
| 代表機(jī)型：E3G、E3JK、E3JM |
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| (4)光纖型 |
| 是在投光部、受光部上連接光纖的產(chǎn)品。由光纖單元和放大器單元構(gòu)成，但本公司沒有電源內(nèi)置的放大器單元系列產(chǎn)品。 |
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| 特長 |
| 根據(jù)光纖探頭（前端部分）的組合不同，可構(gòu)成對射型或反射型。 |
| 適合于檢測微小物體。 |
| 光纖單元不受干擾的影響。 |
| 代表機(jī)型（放大器單元）：E3X-DA-S、E3X-MDA、E3X-NA |
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| 傳感器術(shù)語解說 |
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| 特性數(shù)據(jù)的讀法 |
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| 對射型/回歸反射型 |
| 平行移動特性 |
受光輸出余度－距離特性 |
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對射型的情況下：表示已固定投光器時(shí)，受光器的檢測界限位置。
回歸反射型的情況下：表示已固定傳感器的位置時(shí)，回歸反射伴的檢測界限位置。
無論哪種情況下，旋鈕均為MAX。被上下兩側(cè)的線圍住的區(qū)域是可檢測區(qū)域。
設(shè)置多個(gè)對射型的情況下，為了避免相互干擾，需要圖示1.5倍的區(qū)域。 |
受光輸出余度用對靈敏度進(jìn)行最大設(shè)定情況下的數(shù)值來表示。
上述為額定檢測距離為15m的機(jī)型的示例。在額定檢測距離中，能讀取約6倍的受光輸出余度。 |
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| 擴(kuò)散反射型 |
| 動作區(qū)域特性 |
檢測距離-檢測物體的大小特性 |
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| 表示將標(biāo)準(zhǔn)檢測物體沿Y方向（與光軸垂直的方向）移動時(shí)，檢測開始的位置。在圖中，向下側(cè)彎曲的圖表，是將檢測物體從下側(cè)移動時(shí)的圖表。 |
表示根據(jù)檢測物體的大小和表面顏色的不同，檢測距離變化的情況。 |
| 這些是相對于標(biāo)準(zhǔn)檢測物體的值，檢測物體如果發(fā)生變化，動作區(qū)域、檢測距離也發(fā)生變化。 |
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| 擴(kuò)散反射型/回歸反射型 |
| 檢測物體的寬度與動作區(qū)域 |
檢測物體的表面顏色與檢測距離 |
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表示根據(jù)檢測物體的寬度不同，傳感器的動作區(qū)域的變化。
各個(gè)圖表中圍住的區(qū)域，是相對于各個(gè)檢測物體寬度的動作區(qū)域。 |
使用反射型的光電傳感器時(shí)，檢測物體的表面顏色和光澤將對檢測距離和動作區(qū)域產(chǎn)生影響。
表示檢測物體表面的反射率越高，檢測距離越長。 |
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| 檢測物體的表面顏色、光澤與動作區(qū)域 |
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表示反射率最低最黑的檢測物體的動作(檢測)區(qū)域最小。
由于SUS和鋁箔有光澤，所以檢測距離變長，但光在表面不會擴(kuò)散反射，進(jìn)行正反射， 所以動作區(qū)域比使用白紙時(shí)更狹窄。 |
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| 使用方法與各種數(shù)據(jù) |
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| ①最小檢測物體與透鏡直徑、靈敏度的關(guān)系 |
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| ②段差檢測 |
通過可檢測段差和設(shè)定距離進(jìn)行選擇（代表例）  |
形狀
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特長
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光纖式
|
光纖式 |
放大器內(nèi)置型
超小型 |
放大器分離型 |
放大器內(nèi)置型 |
放大器內(nèi)置型 |
| 型號 |
E32-L25A |
E32-L25L |
E3T-SL1□ |
E3C-LS3R |
E3Z-LS |
E3S-CL1 |
登載頁
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16 |
190 |
124 |
152 |
210 |
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| ③M.S.R.功能（Mirror Surface Rejection：鏡面體光澤清除） |
| 〔原理〕 |
| 利用回歸反射型的光電傳感器內(nèi)置的偏光過濾器和回歸反射板的特性，只接受回歸反射板的反射光的功能、結(jié)構(gòu)。 |
| 通過投光側(cè)偏光過濾器的光將變?yōu)闄M向偏光。 |
| 反射到回歸反射板三面直角棱鏡的光線，其偏光方向?qū)臋M向變?yōu)榭v向。 |
| 其反射光將通過受光側(cè)的偏光過濾器，到達(dá)受光元件。 |
  |
| 〔目的〕 |
| 用于對表面為鏡面狀的檢測物體進(jìn)行穩(wěn)定檢測的一種方法。 |
| 這種檢測物體發(fā)出的反射光，其偏光方向保持橫向，所以無法通過受光側(cè)的偏光過濾器。 |
| 〔例〕 |
| 檢測物體的表面粗糙，沒有光澤的情況下（②），即使沒有M.S.R.功能也能檢測。 |
| 相反，檢測物體的表面光滑且?guī)Ч鉂傻那闆r下（③），沒有M.S.R.功能則無法進(jìn)行穩(wěn)定檢測。 |
| ①沒有檢測物體的情況下 |
 |
| 投光部發(fā)出的光照射到反射板，并回到受光部。 |
|
| ②檢測物體沒有光澤的情況下 |
 |
| 投光部發(fā)出的光被檢測物體遮蔽，不到達(dá)反射板，也不回到受光部。 |
|
| ③檢測物體的表面光滑且有光澤的情況下（例：電池、瓶罐等） |
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| 投光部發(fā)出的光通過檢測物體反射，該反射光將回到受光部。 |
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| 〔注意〕 |
| 對光澤度非常高的檢測物體和粘貼膠片等的光澤物體進(jìn)行檢測的情況下，有時(shí)動作會不穩(wěn)定。 |
| 這樣的情況下，請將傳感器相對于檢測物體的表面傾斜安裝。 |
| 帶M.S.R.功能的回歸反射型 |
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