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：
本實用新型是一種光電傳感器，特別是檢測顆粒物體的光電傳感器。
背景技術(shù)：
在生產(chǎn)測量控制中，經(jīng)常用到檢測是否有物體通過某截面的傳感器，比如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中播種機的排種檢測。檢測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)形式都是在檢測截面布置一組敏感元件，有物體通過和無物體通過時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信息。檢測物體通過某截面的難點有兩個一個是如何保證物體從截面任意位置通過都可靠檢測，也就是消除檢測盲區(qū)；二是如何識別物體通過檢測截面的具體位置以及同時有多個物體通過的情況。中國專利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盲區(qū)問題。但是目前的傳感器都不能識別物體通過檢測截面的具體位置以及多個物體同時通過檢測截面的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種傳感器，在保證沒有檢測盲區(qū)的前提下，可以檢測出多粒物體通過的情況以及物體通過檢測截面的位置。
本實用新型所采用的技術(shù)方案包括三個內(nèi)容第一是以多只帶透鏡的激光二極管為光源，每個激光管配合一個光敏元件構(gòu)成一個透射式檢測單元。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。第二是將多個檢測單元分為行列兩組垂直交叉排列在同一平面，行列檢測單元的個數(shù)由檢測截面的尺寸決定，激光束在同一平面構(gòu)成一個覆蓋一定范圍的網(wǎng)格。當(dāng)有物體通過，只要物體尺寸大于激光束間隔，就會同時阻斷至少行列各一條光線，使對應(yīng)的行列光敏元件分別產(chǎn)生信號。按照計算機鍵盤矩陣的掃描檢測方法，檢測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。如果同時有多粒物體通過，可以從不同的行列值識別出來。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)成的檢測單元可以實現(xiàn)只檢測一條線，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，對應(yīng)每個光敏元件的位置鉆直徑3mm通光孔，每個光敏元件的感光頭對準(zhǔn)自己的通光孔。傳感器的檢測截面越小、激光束間隔越小，遮光板的必要性就越大。
本實用新型的有益效果用于檢測直徑大于3mm的顆粒物體通過檢測截面的狀況，不存在檢測盲區(qū)，檢測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，而且可得到識別物體通過的位置以及多個物體同時通過的信號。


圖1是本實用新型的一種實施例。[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窗口，也就是被檢物體通過的檢測通道。[A]為激光二極管，[A’]為與[A]對應(yīng)的光敏元件，[A-A’]構(gòu)成了一個檢測單元，同樣的檢測單元還有[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，圍繞檢測窗口分為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)成覆蓋整個檢測窗口的網(wǎng)格，尺寸大于激光束間距的物體通過網(wǎng)格就會同時阻斷行列激光束，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個行光敏元件的輸出線H1～H6以及6個列光敏元件輸出線L1～L6分別接檢測儀器(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。
具體實施方式
圖1實施例是用于檢測玉米精密播種機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，分析和實驗表明，只要玉米種子三維尺寸中最小值大于3mm都能夠可靠檢測。圖2為玉米種子通過檢測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實施例是7行7列檢測單元構(gòu)成的激光束網(wǎng)格傳感器，激光管交錯排列，可以得到更小的激光束間距，用于檢測比玉米顆粒小的如大豆等顆粒，也可用于檢測玉米等較大顆粒，此時對于提高定位精度更有利。
圖4是用于檢測較大范圍的一個8行6列的實施例。此時整個傳感器不必要制作在一塊PCB上，而是根據(jù)檢測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單元個數(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，一個激光二極管和一個光敏元件構(gòu)成一個透射式檢測單元，多個檢測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)格時阻斷某些行列的光線產(chǎn)生檢測信息。
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，使每個檢測單元的輸出信號狀態(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，其特征是每個檢測單元的輸出信號單獨引出和采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光束網(wǎng)格光電傳感器，其特征是每個檢測單元中激光管和光敏元件的距離根據(jù)檢測范圍的需要而任意變化，每行和每列檢測單元的數(shù)量沒有限制，根據(jù)檢測范圍的需要確定，檢測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光敏元件構(gòu)成一個透射式檢測單元，多個檢測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；其特征是相鄰檢測單元的光線沒有相互影響，每個檢測單元的輸出信號狀態(tài)只取決于本單元的光路是否受到被檢物體的阻擋，每個檢測單元中激光管和光敏元件的距離可以根據(jù)檢測范圍大小從幾厘米到幾十米，每行和每列檢測單元的數(shù)量沒有限制，可根據(jù)檢測范圍的需要確定，檢測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，本實用新型激光束網(wǎng)格光電傳感器可以檢測出物體通過檢測截面的位置以及識別多個物體同時通過的情況。
文檔編號G01N21/25GK2703254SQ20042006466
公開日2005年6月1日 申請日期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 申請人:河北農(nóng)業(yè)大學(xué)