亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：激光束网格光电传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种光电传感器，特别是检测颗粒物体的光电传感器。
背景技术：
在生产测量控制中，经常用到检测是否有物体通过某截面的传感器，比如农业生产中播种机的排种检测。检测物体通过某截面的传感器常用电容式、压电式以及光电式等多种类型，其结构形式都是在检测截面布置一组敏感元件，有物体通过和无物体通过时敏感元件的电路参数发生变化，经过放大整形得到检测信息。检测物体通过某截面的难点有两个一个是如何保证物体从截面任意位置通过都可靠检测，也就是消除检测盲区；二是如何识别物体通过检测截面的具体位置以及同时有多个物体通过的情况。中国专利ZL 01220058.1提出了激光束栅格光电传感器，解决了光电传感器的检测盲区问题。但是目前的传感器都不能识别物体通过检测截面的具体位置以及多个物体同时通过检测截面的情况。

发明内容
本实用新型的目的是提供一种传感器，在保证没有检测盲区的前提下，可以检测出多粒物体通过的情况以及物体通过检测截面的位置。
本实用新型所采用的技术方案包括三个内容第一是以多只带透镜的激光二极管为光源，每个激光管配合一个光敏元件构成一个透射式检测单元。由于激光束的良好汇聚性，光源和光敏元件的距离可以根据检测截面的大小任意设置，小到几厘米，大到几米、几十米均可正常工作。第二是将多个检测单元分为行列两组垂直交叉排列在同一平面，行列检测单元的个数由检测截面的尺寸决定，激光束在同一平面构成一个覆盖一定范围的网格。当有物体通过，只要物体尺寸大于激光束间隔，就会同时阻断至少行列各一条光线，使对应的行列光敏元件分别产生信号。按照计算机键盘矩阵的扫描检测方法，检测行列所有光敏元件的状态，可以得出物体通过的行列位置。如果同时有多粒物体通过，可以从不同的行列值识别出来。第三是在光敏元件感光头前面设置遮光孔板。激光二极管光线的汇聚性已经很好，照射几十米也能保证光束直径在2～3mm左右。用激光管为光源构成的检测单元可以实现只检测一条线，线宽等于激光束的直径，并列的相邻单元的光线不会相互影响，这是LED光源无法达到的效果。增加遮光孔板可以更彻底地避免相邻单元光线的相互影响。遮光孔板厚度6～10mm，对应每个光敏元件的位置钻直径3mm通光孔，每个光敏元件的感光头对准自己的通光孔。传感器的检测截面越小、激光束间隔越小，遮光板的必要性就越大。
本实用新型的有益效果用于检测直径大于3mm的颗粒物体通过检测截面的状况，不存在检测盲区，检测截面尺寸和被检物体尺寸变化范围大，特别是不仅可以得到是否有物体通过的信号，而且可得到识别物体通过的位置以及多个物体同时通过的信号。


图1是本实用新型的一种实施例。[P]是承载传感器元器件的基板，[W]是在[P]的中央开的矩形检测窗口，也就是被检物体通过的检测通道。[A]为激光二极管，[A’]为与[A]对应的光敏元件，[A-A’]构成了一个检测单元，同样的检测单元还有[B-B’]、[C-C’]、[D-D’]、[E-E’]、[F-F’]、[1-1’]、[2-2’]、[3-3’]、[4-4’]、[5-5’]、[6-6’]共12个，围绕检测窗口分为6行6列，6条水平虚线表示激光束的行，6条垂直虚线表示激光束的列，行列激光束在同一平面构成覆盖整个检测窗口的网格，尺寸大于激光束间距的物体通过网格就会同时阻断行列激光束，在相应的敏感元件的输出端反应出来。[M1]是行光敏元件的遮光板，[M2]是列光敏元件的遮光板，[N]是光敏元件[A’]的通光孔，其它光敏元件都有各自的通光孔。6个行光敏元件的输出线H1～H6以及6个列光敏元件输出线L1～L6分别接检测仪器(图中未画出)，通过程序判读出光线被阻断的行列，从而确定物体通过的位置。
具体实施方式
图1实施例是用于检测玉米精密播种机排种情况的激光束网格传感器。目前激光管产品的最小直径为5mm，玉米精播机的排种通道直径一般为30mm左右。本例中行列分别由6只激光管紧密排列，则激光束间距为5mm，网格覆35mm*35mm的矩形范围。激光束直径为2mm，分析和实验表明，只要玉米种子三维尺寸中最小值大于3mm都能够可靠检测。图2为玉米种子通过检测截面的几种可能情况种子[S1]阻断1行1列光线，可以在L1和H1端反应出来；种子[S2]阻断2行2列光线，可以在L4、L5和H2、H3端反应出来；种子[S3]阻断2行1列光线，可以在L5和H4、H5端反应出来；种子[S4]阻断1行2列光线，可以在L1、L4和H1端反应出来。
图3实施例是7行7列检测单元构成的激光束网格传感器，激光管交错排列，可以得到更小的激光束间距，用于检测比玉米颗粒小的如大豆等颗粒，也可用于检测玉米等较大颗粒，此时对于提高定位精度更有利。
图4是用于检测较大范围的一个8行6列的实施例。此时整个传感器不必要制作在一块PCB上，而是根据检测范围和被检物体尺寸确定激光束间距以及行列所需的检测单元个数，分别制作行的光源板[X1]、列的光源板[Y1]、行的敏感元件板[X2]以及列的敏感元件板[Y2]。图4中虚线表示检测范围。如果激光束间隔较大，图1所示的遮光板可以省略。
权利要求1.一种激光束网格光电传感器，其特征是以激光二极管为光源，一个激光二极管和一个光敏元件构成一个透射式检测单元，多个检测单元分为行列两组在同一平面垂直交叉排列，使激光束形成网格，被检物体经过激光束网格时阻断某些行列的光线产生检测信息。
2.根据权利要求1所述的激光束网格光电传感器，其特征是利用激光二极管的良好汇聚性能，结合光敏元件前设置的遮光孔板，使每个检测单元的输出信号状态只取决于本单元的光路是否受到被检物体的阻挡，相邻检测单元的光线没有相互影响，。
3.根据权利要求1所述的激光束网格光电传感器，其特征是每个检测单元的输出信号单独引出和采集。
4.根据权利要求1所述的激光束网格光电传感器，其特征是每个检测单元中激光管和光敏元件的距离根据检测范围的需要而任意变化，每行和每列检测单元的数量没有限制，根据检测范围的需要确定，检测单元的排列间距没有限制，根据被检物体的大小确定。
专利摘要本实用新型公开了一种激光束网格光电传感器，它包括以激光二极管为光源，一只激光二极管和一个光敏元件构成一个透射式检测单元，多个检测单元分为行列两组在同一平面垂直交叉排列，使行列激光束形成网格，光敏元件前设置的遮光孔板；其特征是相邻检测单元的光线没有相互影响，每个检测单元的输出信号状态只取决于本单元的光路是否受到被检物体的阻挡，每个检测单元中激光管和光敏元件的距离可以根据检测范围大小从几厘米到几十米，每行和每列检测单元的数量没有限制，可根据检测范围的需要确定，检测单元的排列间距也没有限制，可根据被检物体的大小确定。与已有传感器相比，本实用新型激光束网格光电传感器可以检测出物体通过检测截面的位置以及识别多个物体同时通过的情况。
文档编号G01N21/25GK2703254SQ20042006466
公开日2005年6月1日 申请日期2004年6月3日 优先权日2004年6月3日
发明者史智兴, 任力生 申请人:河北农业大学