CN111680779B - 光电计数传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传感器技术领域，具体涉及一种光电计数传感器。光电计数传感器包括：壳体，所述壳体上设有开口部，所述开口部为待计数物体的检测区域；投光部，包括多个依次排列的发射管，朝向所述开口部发出检测光幕；受光部，包括多个依次排列的接收管，与所述投光部相向设置；控制分析电路，分别与所述投光部和所述受光部连接，用于控制投光部发射检测光，并根据受光部的接受情况，生成数值矩阵，通过对矩阵进行分析处理得出检测区域内的物体通过情况；本发明在应用成本上相对低廉，且使用简便，并且可以检测单个或多个不相连接的非透明物体，同时可以对物体的外形尺寸进行大致的计算、记录。

Description

光电计数传感器

技术领域

本发明涉及一种传感器技术领域，尤其涉及一种光电计数传感器。

背景技术

在现如今的工业体系中，已经广泛使用光电计数方式，乃至机器视觉的方式，取代人工或者机械式的计数方式。但是，传统的光电传感器，需要规范通过检测区域的物体外形，并使物体逐个经过检测区域；当监测区域内同时存在多个物体时，传感器将无法准确计数，造成不计数、漏数等问题。此外，传统的光电传感器，无法识别物体的基本外形尺寸，因此其无法对物料中的异常物体进行有效甄别，即无法对异常提供警报信息。

使用机器视觉的方式进行物体计数，虽然可以避免上述传统光电传感器的不足。但是，机器视觉是以成套系统为单元使用的，需要配备打光、摄像头、图像分析硬件和软件等组件；相较于可以独立完成计数工作的光电计数传感器而言，机器视觉的应用更为复杂，并且，其成本也更为高昂。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种光电计数传感器。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种光电计数传感器，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上设有开口部，所述开口部为待计数物体的检测区域；

投光部，包括多个依次排列的发射管，朝向所述开口部发出检测光幕；

受光部，包括多个依次排列的接收管，与所述投光部相向设置；

控制分析电路，分别与所述投光部和所述受光部连接，用于控制投光部发射检测光，并根据受光部的接受情况，生成数值矩阵，通过对矩阵进行分析处理得出检测区域内的物体通过情况；

设置显示电路，与所述控制分析电路连接，根据所述控制分析电路的处理结果，用于设置检测灵敏度与判定物体是否连续的系数，并显示、输出所述光电计数传感器的运行状态。

优选的，所述投光部包括沿水平方向排列的第一发射管阵列，和垂直所述第一发射管阵列的第二发射管阵列，所述受光部包括与所述第一发射管阵列相对设置的第一接收管阵列，以及与所述第二发射管阵列相对设置的第二接收管阵列。

优选的，所述投光部与所述受光部在靠近所述检测区域的一侧分别装置一防尘玻璃。

优选的，所述设置显示电路设置调节检测灵敏度和物体连续系数的可调旋钮；采用第三预定数量的LED显示传感器的运行状态，包括：电源指示灯、报警指示灯和输出指示灯。

优选的，所述控制分析电路进行周期性扫描，控制所述发光部的所述发射管逐个、依次点亮，并在其点亮期间，检测所述受光部的对应组中所有所述接收管的接收情况，形成一个描述光线遮挡情况的数值矩阵。

优选的，所述控制分析电路根据所述数值矩阵，构建检测区域范围内描述光线有无情况的图像。

优选的，所述控制分析电路在对所述光线有无情况的图像进行数值分析、处理后，形成一个截面图像。

优选的，所述控制分析电路根据对比当前与之前两个周期性扫描所得的所述截面图像，分析所述截面图像中描述物体的部分是否连续，用于计算物体经过检测区域的过程，当一个物体完全经过检测区域后，输出计数信号与该物体的相关数据。

优选的，所述壳体由壳体主体和盖板组成，所述盖板装置于所述壳体主体上。

优选的，一种光电计数传感器计数方法，包括：

步骤S1，运行初始化程序，进行自检查和基础数据处理，若自检查出错，则进行故障报警；若自检查无错，则执行步骤S2；

步骤S2，逐个、依次点亮所述发射管，并检查所述接收管状态，然后执行步骤S3；

步骤S3，进行扫描循环，若扫描循环未完成，则执行步骤S2；若扫描循环完成，执行步骤S4；

步骤S4，根据光线有无的数值矩阵，检测是否有光线被遮挡，若是，则执行步骤S5；若无，则执行步骤S2；

步骤S5，绘制检测区域的光线图，处理形成扫描截面图像，并执行步骤S6；

步骤S6，对所述截面图像数据分析，并判断是否有所述截面图像；若否，则执行步骤S2，若是，则执行步骤S7；

步骤S7,将当前图像与所述截面图像进行数据比对、分析；

步骤S8，根据比对、分析结果判断所述截面图像物体区域是否连续，若是，则执行步骤S9；若否，则执行步骤S10；

步骤S9，根据连续性累加体积参数，并执行步骤S11；

步骤S10,通过所述设置显示电路和接口输出计数信号和相关数据，记录并执行步骤S11；

步骤S11，判断所有物体区域是否已扫描完，若是，则更新相关数据并执行步骤S2；若否，则执行步骤S8。

其有益效果在于：本发明在应用成本上相对低廉，且使用简便，并且可以检测单个或多个不相连接的非透明物体，同时可以对物体的外形尺寸进行大致的计算、记录。

附图说明

图1是本发明的光电计数传感器的整体结构图；

图2为光电计数传感器内部的投光部与受光部布局的剖视图；

图3是本发明的光电计数传感器的基本原理图；

图4是本发明的光电计数传感器在检测区域内无物体时的光线示意图；

图5a是本发明的光电计数传感器在检测区域内有物体时的一种光线示意图；

图5b是表示图5a中的光线示意图经处理后的截面图像；

图5c是表示在降低检测灵敏度后图5a中的光线示意图经处理后的截面图像；

图6是实现本发明的光电计数传感器计数方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参照图1是本发明的光电计数传感器10的整体结构图；光电计数传感器10的壳体由壳体主体1a和盖板1b构成。

光电计数传感器10的壳体主体1a上，具有1个接口3,2个调节旋钮4a、4b和3个LED指示灯5a、5b、5c；接口3用于光电计数传感器10的供电和信号输出；调节旋钮4a用于检测灵敏度的设置，调节旋钮4b用于物体连续系数的设置；指示灯5a作为电源指示灯，指示灯5b作为报警指示灯，指示灯5c作为信号输出指示灯。

在壳体主体1a的中部位置，设置有开口部，作为待计数物体的检测区域11。

参照图2为本发明光电计数传感器10内部的投光部与受光部布局的剖视图，投光部6a、6b与受光部7a、7b，以及控制分析电路31、设置显示电路32设置在壳体内部；水平投光部6a与水平受光部7a相对应，设置在检测区域11水平方向上的两侧；竖直投光部6b与竖直受光部7b相对应，设置在检测区域11竖直方向上的两侧。

在本案较佳实施例中，发射管8设置在水平投光部6a和竖直投光部6b之上，分为2组，每组16个；发射管8发出检测光；接收管9设置在水平受光部7a和竖直受光部7b之上，分为2组，每组16个；接收管9接收检测光；发射管8与接收管9之间的连线为检测光线89；所有发射管8和接收管9之间的相对位置，根据检测区域11的尺寸，模拟优化，使检测光线89能够均匀的分布在检测区域11内部。

进一步地，在检测区域11与投光部6a、6b和受光部7a、7b之间，设置有4个防尘玻璃2。

参照图3是本发明的光电计数传感器10的基本原理图，首先，控制分析电路31控制投光部6a、6b上的32个发射管8逐个依次点亮，然后，检测其对应受光部7a或7b上，16个接收管9的接收情况，并进行数值计算、图像处理。

具体的，投光部和受光部采用两组发射管8和两组接收管9相互垂直设置，也可以采用四组发射管8和四组接收管9相互呈45°设置，发射管8和接收管9不限于垂直和45°设定，还可以根据需求具体设定接收管9和发射管8的投射、接收角度。

进一步地，可调旋钮4a、4b通过手动调节检测灵敏度和物体连续系数，经由设置显示电路32，为控制分析电路31的程序计算提供判断依据；设置显示电路32，会根据控制分析电路31的处理结果，控制指示灯5a、5b、5c的亮灭，以及接口3的信号输出。

进一步地，控制分析电路31进行周期性扫描，发射管8逐个、依次点亮，并在其点亮期间，检测所有接收管9的接收情况,形成一个描述光线遮挡情况的数值矩阵。

进一步地，控制分析电路31根据数值矩阵，构建检测区域11范围内描述光线有无情况的图像。

进一步地，控制分析电路31在对光线有无情况的图像进行数值分析、处理后，形成一个可以描述检测区域内物体通过时，某一个截面情况的图像。

进一步地，控制分析电路31根据对比当前与之前两个周期性扫描所得的截面图像，分析截面图像中描述物体的部分是否连续，用于计算物体经过检测区域的过程，当一个物体完全经过检测区域后，输出计数信号与该物体的相关数据。

进一步地，当上一幅图像中的所有物体区域都完成比对、分析后，更新相关数据，并进行下一轮流程。

具体的，参照图4是本发明的光电计数传感器10在检测区域内无物体时的光线示意图；黑色部分表示监测区域11中无检测光线89经过的区域；白色部分表示监测区域11中有检测光线89经过的区域；经控制分析电路31处理后，将生成一幅无物体的空白图像。

参照图5a是本发明的光电计数传感器10在检测区域内有物体时的一种光线示意图；在光线示意图中，因为物体对检测光线89的部分遮挡，而产生的3个较大的黑色区域，代表近似的物体截面。

参照图5b是表示图5a中的光线示意图经处理后的截面图像；经过控制分析电路31处理后，将上述的3个物体区域提取出来；在白色的背景下，可以看到3个黑色的物体区域51、52、53。之后，控制分析电路31计算得出物体区域51、52、53的位置区域和面积尺寸等数据。

参照图5c是表示在降低检测灵敏度后图5a中的光线示意图经处理后的截面图像，控制分析电路31会根据可调旋钮4a设置的检测灵敏度，在分析计算时，对图5a中的黑色区域进行取舍；通过可调旋钮4a降低检测灵敏度后，控制分析电路31将屏蔽面积较小的物体区域51，仅剩余符合检测灵敏度的物体区域52、53。

在本发明较佳的实施例中，为了实现本发明的光电计数传感器10的上述功能，同时提出了一种数学计算方法的实施方式。

参照图6是实现本发明的光电计数传感器10计数方法流程图，包括：

步骤S1，运行初始化程序，进行自检查和基础数据处理，若自检查出错，则进行故障报警；若自检查无错，则执行步骤S2；

步骤S2，逐个、依次点亮所述发射管，并检查所述接收管状态，然后执行步骤S3；

步骤S3，进行扫描循环，若扫描循环未完成，则执行步骤S2；若扫描循环完成，执行步骤S4；

步骤S4，根据光线有无的数值矩阵，检测是否有光线被遮挡，若是，则执行步骤S5；若无，则执行步骤S2；

步骤S5，绘制检测区域的光线图，处理形成扫描截面图像，并执行步骤S6；

步骤S6，对所述截面图像数据分析，并判断是否有所述截面图像；若否，则执行步骤S2，若是，则执行步骤S7；

步骤S7,将当前图像与所述截面图像进行数据比对、分析；

步骤S8，根据比对、分析结果判断所述截面图像物体区域是否连续，若是，则执行步骤S9；若否，则执行步骤S10；

步骤S9，根据连续性累加体积参数，并执行步骤S11；

步骤S10,通过所述设置显示电路和接口输出计数信号和相关数据，记录并执行步骤S11；

步骤S11，判断所有物体区域是否已扫描完，若是，则更新相关数据并执行步骤S2；若否，则执行步骤S8。

进一步地，需要注意的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在本发明较佳的实施例中，本发明所述的光电计数传感器10在相对于机器视觉方式，应用成本更为低廉、使用更为简便，且可以检测单个或多个不相连接的非透明物体，同时能够识别物体基本外形尺寸等相关数据。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光电计数传感器，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上设有开口部，所述开口部为待计数物体的检测区域；

投光部，包括多个依次排列的发射管，朝向所述开口部发出检测光幕；

受光部，包括多个依次排列的接收管，与所述投光部相向设置；

控制分析电路，分别与所述投光部和所述受光部连接，用于控制投光部发射检测光，并根据受光部的接受情况，生成数值矩阵，通过对矩阵进行分析处理得出检测区域内的物体通过情况；

设置显示电路，与所述控制分析电路连接，根据所述控制分析电路的处理结果，用于设置检测灵敏度与判定物体是否连续的系数，并显示、输出所述光电计数传感器的运行状态；

所述投光部包括沿水平方向排列的第一发射管阵列，和垂直所述第一发射管阵列的第二发射管阵列，所述受光部包括与所述第一发射管阵列相对设置的第一接收管阵列，以及与所述第二发射管阵列相对设置的第二接收管阵列；

所述控制分析电路根据所述数值矩阵生成所述检测区域中的截面图像；

所述截面图像中，采用白色部分标记有检测光线通过的区域，采用黑色部分标记无光线通过的区域；

在生成所述截面图像后，所述控制分析电路对黑色区域进行提取，并分别计算所述黑色区域的位置区域和面积尺寸，以实现对所述待计数物体的计数。

2.根据权利要求1所述的一种光电计数传感器，其特征在于，所述投光部与所述受光部在靠近所述检测区域的一侧分别装置一防尘玻璃。

3.根据权利要求1所述的一种光电计数传感器，其特征在于，所述设置显示电路设置调节检测灵敏度和物体连续系数的可调旋钮；采用第三预定数量的LED显示传感器的运行状态，包括：电源指示灯、报警指示灯和输出指示灯。

4.根据权利要求1所述的一种光电计数传感器，其特征在于，所述控制分析电路进行周期性扫描，控制所述投光部的所述发射管逐个、依次点亮，并在其点亮期间，检测所述受光部的对应组中每一个所述接收管的接收情况，形成一个描述光线遮挡情况的数值矩阵。

5.如权利要求4所述的一种光电计数传感器，其特征在于，所述控制分析电路根据所述数值矩阵，构建检测区域范围内描述光线有无情况的图像。

6.根据权利要求5所述的一种光电计数传感器，其特征在于，所述控制分析电路在对所述光线有无情况的图像进行数值分析、处理后，形成一个截面图像。

7.根据权利要求6所述的光电计数传感器，其特征在于，所述控制分析电路根据对比当前与之前两个周期性扫描所得的所述截面图像，分析所述截面图像中描述物体的部分是否连续，用于计算物体经过检测区域的过程，当一个物体完全经过检测区域后，输出计数信号与该物体的相关数据。

8.根据权利要求1所述的光电计数传感器，其特征在于，所述壳体由壳体主体和盖板组成，所述盖板装置于所述壳体主体上。

9.一种光电计数传感器计数方法，其特征在于，用于权利要求1-8任意一项所述的光电计数传感器，包括：

步骤S1，运行初始化程序，进行自检查和基础数据处理，若自检查出错，则进行故障报警；若自检查无错，则执行步骤S2；

步骤S2，逐个、依次点亮所述发射管，并检查所述接收管状态，然后执行步骤S3；

步骤S3，进行扫描循环，若扫描循环未完成，则执行步骤S2；若扫描循环完成，执行步骤S4；

步骤S4，根据光线有无的数值矩阵，检测是否有光线被遮挡，若是，则执行步骤S5；若无，则执行步骤S2；

步骤S5，绘制检测区域的光线图，处理形成扫描截面图像，并执行步骤S6；

步骤S6，对所述截面图像数据分析，并判断是否有所述截面图像；若否，则执行步骤S2，若是，则执行步骤S7；

步骤S7,将当前图像与所述截面图像进行数据比对、分析；

步骤S8，根据比对、分析结果判断所述截面图像物体区域是否连续，若是，则执行步骤S9；若否，则执行步骤S10；

步骤S9，根据连续性累加体积参数，并执行步骤S11；

步骤S10,通过所述设置显示电路和接口输出计数信号和相关数据，记录并执行步骤S11；

步骤S11，判断所有物体区域是否已扫描完，若是，则更新相关数据并执行步骤S2；若否，则执行步骤S8。