專利名稱：激光束網(wǎng)格光電傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種光電傳感器，特別是檢測(cè)顆粒物體的光電傳感器。
背景技術(shù)：
在生產(chǎn)測(cè)量控制中，經(jīng)常用到檢測(cè)是否有物體通過某截面的傳感器，比如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中播種機(jī)的排種檢測(cè)。檢測(cè)物體通過某截面的傳感器常用電容式、壓電式以及光電式等多種類型，其結(jié)構(gòu)形式都是在檢測(cè)截面布置一組敏感元件，有物體通過和無物體通過時(shí)敏感元件的電路參數(shù)發(fā)生變化，經(jīng)過放大整形得到檢測(cè)信息。檢測(cè)物體通過某截面的難點(diǎn)有兩個(gè)一個(gè)是如何保證物體從截面任意位置通過都可靠檢測(cè)，也就是消除檢測(cè)盲區(qū)；二是如何識(shí)別物體通過檢測(cè)截面的具體位置以及同時(shí)有多個(gè)物體通過的情況。中國(guó)專利ZL 01220058.1提出了激光束柵格光電傳感器，解決了光電傳感器的檢測(cè)盲區(qū)問題。但是目前的傳感器都不能識(shí)別物體通過檢測(cè)截面的具體位置以及多個(gè)物體同時(shí)通過檢測(cè)截面的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種傳感器，在保證沒有檢測(cè)盲區(qū)的前提下，可以檢測(cè)出多粒物體通過的情況以及物體通過檢測(cè)截面的位置。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案包括三個(gè)內(nèi)容第一是以多只帶透鏡的激光二極管為光源，每個(gè)激光管配合一個(gè)光敏元件構(gòu)成一個(gè)透射式檢測(cè)單元。由于激光束的良好匯聚性，光源和光敏元件的距離可以根據(jù)檢測(cè)截面的大小任意設(shè)置，小到幾厘米，大到幾米、幾十米均可正常工作。第二是將多個(gè)檢測(cè)單元分為行列兩組垂直交叉排列在同一平面，行列檢測(cè)單元的個(gè)數(shù)由檢測(cè)截面的尺寸決定，激光束在同一平面構(gòu)成一個(gè)覆蓋一定范圍的網(wǎng)格。當(dāng)有物體通過，只要物體尺寸大于激光束間隔，就會(huì)同時(shí)阻斷至少行列各一條光線，使對(duì)應(yīng)的行列光敏元件分別產(chǎn)生信號(hào)。按照計(jì)算機(jī)鍵盤矩陣的掃描檢測(cè)方法，檢測(cè)行列所有光敏元件的狀態(tài)，可以得出物體通過的行列位置。如果同時(shí)有多粒物體通過，可以從不同的行列值識(shí)別出來。第三是在光敏元件感光頭前面設(shè)置遮光孔板。激光二極管光線的匯聚性已經(jīng)很好，照射幾十米也能保證光束直徑在2～3mm左右。用激光管為光源構(gòu)成的檢測(cè)單元可以實(shí)現(xiàn)只檢測(cè)一條線，線寬等于激光束的直徑，并列的相鄰單元的光線不會(huì)相互影響，這是LED光源無法達(dá)到的效果。增加遮光孔板可以更徹底地避免相鄰單元光線的相互影響。遮光孔板厚度6～10mm，對(duì)應(yīng)每個(gè)光敏元件的位置鉆直徑3mm通光孔，每個(gè)光敏元件的感光頭對(duì)準(zhǔn)自己的通光孔。傳感器的檢測(cè)截面越小、激光束間隔越小，遮光板的必要性就越大。
本實(shí)用新型的有益效果用于檢測(cè)直徑大于3mm的顆粒物體通過檢測(cè)截面的狀況，不存在檢測(cè)盲區(qū)，檢測(cè)截面尺寸和被檢物體尺寸變化范圍大，特別是不僅可以得到是否有物體通過的信號(hào)，而且可得到識(shí)別物體通過的位置以及多個(gè)物體同時(shí)通過的信號(hào)。


圖1是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例。[P]是承載傳感器元器件的基板，[W]是在[P]的中央開的矩形檢測(cè)窗口，也就是被檢物體通過的檢測(cè)通道。[A]為激光二極管，[A’]為與[A]對(duì)應(yīng)的光敏元件，[A-A’]構(gòu)成了一個(gè)檢測(cè)單元，同樣的檢測(cè)單元還有[B-B’]、[C-C’]、[D-D’]、[E-E’]、[F-F’]、[1-1’]、[2-2’]、[3-3’]、[4-4’]、[5-5’]、[6-6’]共12個(gè)，圍繞檢測(cè)窗口分為6行6列，6條水平虛線表示激光束的行，6條垂直虛線表示激光束的列，行列激光束在同一平面構(gòu)成覆蓋整個(gè)檢測(cè)窗口的網(wǎng)格，尺寸大于激光束間距的物體通過網(wǎng)格就會(huì)同時(shí)阻斷行列激光束，在相應(yīng)的敏感元件的輸出端反應(yīng)出來。[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個(gè)行光敏元件的輸出線H1～H6以及6個(gè)列光敏元件輸出線L1～L6分別接檢測(cè)儀器(圖中未畫出)，通過程序判讀出光線被阻斷的行列，從而確定物體通過的位置。
具體實(shí)施方式
圖1實(shí)施例是用于檢測(cè)玉米精密播種機(jī)排種情況的激光束網(wǎng)格傳感器。目前激光管產(chǎn)品的最小直徑為5mm，玉米精播機(jī)的排種通道直徑一般為30mm左右。本例中行列分別由6只激光管緊密排列，則激光束間距為5mm，網(wǎng)格覆35mm*35mm的矩形范圍。激光束直徑為2mm，分析和實(shí)驗(yàn)表明，只要玉米種子三維尺寸中最小值大于3mm都能夠可靠檢測(cè)。圖2為玉米種子通過檢測(cè)截面的幾種可能情況種子[S1]阻斷1行1列光線，可以在L1和H1端反應(yīng)出來；種子[S2]阻斷2行2列光線，可以在L4、L5和H2、H3端反應(yīng)出來；種子[S3]阻斷2行1列光線，可以在L5和H4、H5端反應(yīng)出來；種子[S4]阻斷1行2列光線，可以在L1、L4和H1端反應(yīng)出來。
圖3實(shí)施例是7行7列檢測(cè)單元構(gòu)成的激光束網(wǎng)格傳感器，激光管交錯(cuò)排列，可以得到更小的激光束間距，用于檢測(cè)比玉米顆粒小的如大豆等顆粒，也可用于檢測(cè)玉米等較大顆粒，此時(shí)對(duì)于提高定位精度更有利。
圖4是用于檢測(cè)較大范圍的一個(gè)8行6列的實(shí)施例。此時(shí)整個(gè)傳感器不必要制作在一塊PCB上，而是根據(jù)檢測(cè)范圍和被檢物體尺寸確定激光束間距以及行列所需的檢測(cè)單元個(gè)數(shù)，分別制作行的光源板[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]。圖4中虛線表示檢測(cè)范圍。如果激光束間隔較大，圖1所示的遮光板可以省略。
權(quán)利要求1.一種激光束網(wǎng)格光電傳感器，其特征是以激光二極管為光源，一個(gè)激光二極管和一個(gè)光敏元件構(gòu)成一個(gè)透射式檢測(cè)單元，多個(gè)檢測(cè)單元分為行列兩組在同一平面垂直交叉排列，使激光束形成網(wǎng)格，被檢物體經(jīng)過激光束網(wǎng)格時(shí)阻斷某些行列的光線產(chǎn)生檢測(cè)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光束網(wǎng)格光電傳感器，其特征是利用激光二極管的良好匯聚性能，結(jié)合光敏元件前設(shè)置的遮光孔板，使每個(gè)檢測(cè)單元的輸出信號(hào)狀態(tài)只取決于本單元的光路是否受到被檢物體的阻擋，相鄰檢測(cè)單元的光線沒有相互影響，。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光束網(wǎng)格光電傳感器，其特征是每個(gè)檢測(cè)單元的輸出信號(hào)單獨(dú)引出和采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光束網(wǎng)格光電傳感器，其特征是每個(gè)檢測(cè)單元中激光管和光敏元件的距離根據(jù)檢測(cè)范圍的需要而任意變化，每行和每列檢測(cè)單元的數(shù)量沒有限制，根據(jù)檢測(cè)范圍的需要確定，檢測(cè)單元的排列間距沒有限制，根據(jù)被檢物體的大小確定。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種激光束網(wǎng)格光電傳感器，它包括以激光二極管為光源，一只激光二極管和一個(gè)光敏元件構(gòu)成一個(gè)透射式檢測(cè)單元，多個(gè)檢測(cè)單元分為行列兩組在同一平面垂直交叉排列，使行列激光束形成網(wǎng)格，光敏元件前設(shè)置的遮光孔板；其特征是相鄰檢測(cè)單元的光線沒有相互影響，每個(gè)檢測(cè)單元的輸出信號(hào)狀態(tài)只取決于本單元的光路是否受到被檢物體的阻擋，每個(gè)檢測(cè)單元中激光管和光敏元件的距離可以根據(jù)檢測(cè)范圍大小從幾厘米到幾十米，每行和每列檢測(cè)單元的數(shù)量沒有限制，可根據(jù)檢測(cè)范圍的需要確定，檢測(cè)單元的排列間距也沒有限制，可根據(jù)被檢物體的大小確定。與已有傳感器相比，本實(shí)用新型激光束網(wǎng)格光電傳感器可以檢測(cè)出物體通過檢測(cè)截面的位置以及識(shí)別多個(gè)物體同時(shí)通過的情況。
文檔編號(hào)G01N21/25GK2703254SQ20042006466
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月3日
發(fā)明者史智興, 任力生 申請(qǐng)人:河北農(nóng)業(yè)大學(xué)