CN218003754U - 一种光电检测模组及传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于检测设备技术领域，尤其涉及一种光电检测模组及传感器。光电检测模组包括：发光结构，配置为朝预定工位投射光束；光束经预定工位向多个方向反射以发出预定光信号；以及受光结构，具有受光面；受光面朝向预定工位设置，并能够接收预定光信号；受光结构配置为接收预定光信号，并将预定光信号转化为预定电信号并输出。本实用新型能够扩大光电检测模组的检测范围。

Description

一种光电检测模组及传感器

技术领域

本实用新型属于检测设备技术领域，尤其涉及一种光电检测模组及传感器。

背景技术

光电式传感器是通过检测某一特定光信号的存在与否来判断工件是否处于特定工位的检测结构；具体地，光电传感器包括对射式光电传感器和反射式光电传感器；其中，反射式光电传感器又分为镜面反射型光电传感器和漫反射型光电传感器；其中，镜面反射型光电传感器需要与镜面结构对位设置并配合使用，传感器通过向镜面结构发射光信号并检测是否接收到该镜面结构的反射光信号，来判断工件是否处于两者之间的预定工位上；漫反射型传感器则是通过直接向特定工位发射光信号并检测是否有相应的反射光信号，来判断工件是否存在于该特定工位；其中，漫反射型光电光电传感器因其结构单一且空间占用较小而得到广泛应用。

目前，常见的漫反射型光电传感器主要通过发光结构来发射光束，并通过受光结构来接收工件反射回的光束以确认工件处于预定工位；出于使传感器的结构更加紧凑以便将其灵活安装于产线上等目的，现有的传感器常采用空间占用较小的发光结构和受光结构，且通常将它们分别与发光透镜和受光透镜配合使用以进行聚光。

但是，小型受光结构的信号接收范围较为有限，即，待检测的预定工位相对于受光结构的位置或距离的变化范围较为有限；此外，受光透镜的设置会增加受光结构与待检测的预定工位的间距，也会缩小受光结构的信号接收范围。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种光电检测模组，旨在解决如何扩大光电检测模组的检测范围的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：

一方面，提供一种光电检测模组，包括：

发光结构，配置为朝预定工位投射光束；所述光束经所述预定工位向多个方向反射以发出预定光信号；以及

受光结构，具有受光面；所述受光面朝向所述预定工位设置，并能够接收所述预定光信号；所述受光结构配置为接收所述预定光信号，并将所述预定光信号转化为预定电信号并输出。

在一些实施例中，所述受光结构包括电路板和电性安装于所述电路板上的多个受光元件，各所述受光元件均平铺设置并共同形成所述受光面，所述预定电信号由所述电路板输出。

在一些实施例中，多个所述受光元件包括用于感测红光的红光光电二极管、用于感测蓝光的蓝光光电二极管以及用于感测绿光的绿光光电二极管。

在一些实施例中，所述蓝光光电二极管的数量多于所述红光光电二极管的数量，并多于所述绿光光电二极管的数量。

在一个实施例中，任一所述红光光电二极管至少与一所述蓝光光电二极管邻接，且任一所述绿光光电二极管至少与一所述蓝光光电二极管邻接。

在一些实施例中，多个所述受光元件呈阵列排布；或者，多个所述受光元件呈线性排布。

在一些实施例中，所述光电检测模组还包括开设有出光槽和进光槽的支座，所述出光槽和所述进光槽之间形成有第一阻光件；所述发光结构安装于所述出光槽中，所述受光结构连接所述支座并使所述受光面置于所述进光槽中。

在一些实施例中，所述光电检测模组还包括开设有出光口和进光口的壳体，所述出光口和所述进光口均连通所述壳体的内部，且所述出光口和所述进光口之间形成有第二阻光件；所述支座收容于所述壳体内，且所述出光槽和所述进光槽分别与所述出光口和所述进光口对应设置。

在一些实施例中，所述第二阻光件密封抵接所述第一阻光件。

另一方面，还提供一种传感器，包括所述的光电检测模组。

本申请的有益效果在于：发光结构向待检测的预定工位投射光束；当预定工位上存在预定工件时，光束投射至预定工件的表面并自该预定工件处向四周反射，以使预定光信号能够发送至受光面；当受光面接收到预定光信号时，发光结构将预定光信号转换成预定电信号并输出，以表示预定工位上存在该预定工件。不同于单点受光，受光面扩大了用于接收预定光信号的面积，进而有助于接收从不同倾角反射回的预定光信号以及从不同距离处的反射回的预定光信号；受光结构无需与受光透镜配合使用，即，无需在受光结构与待检测的预定工位之间设置受光透镜，这减小了受光结构与预定工位之间的固有距离，从而能够使预定工位的位置设定更加灵活可变；此外，因减少了受光透镜的安装，从而无需进行对焦调试，进而简化了装配步骤。综上，本申请解决了如何扩大光电检测模组的检测范围的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请一实施例提供的光电检测模组的立体结构示意图；

图2为图1所示的光电检测模组的爆炸结构示意图；

图3为图1所示的光电检测模组的俯视图；

图4为图3中A处的剖视图；

图5为本申请另一实施例提供的光电检测模组的立体结构示意图；

图6为图5所示的光电检测模组的爆炸结构示意图；

图7为图5所示的光电检测模组的俯视图；

图8为图7中B处的剖视图；

图9为本申请一实施例提供的各受光元件的分布示意图；

图10为本申请另一实施例提供的各受光元件的分布示意图；

图11为本申请又一实施例提供的各受光元件的分布示意图；

图12为本申请再一实施例提供的各受光元件的分布示意图；

图13为本申请再一实施例提供的各受光元件的分布示意图；

图14为本申请再一实施例提供的各受光元件的分布示意图；

图15为本申请再一实施例提供的各受光元件的分布示意图；

图16为本申请再一实施例提供的各受光元件的分布示意图。

其中，图中各附图标记：100、光电检测模组；10、发光结构；20、受光结构；21、受光元件；211、受光面；21A、红光光电二极管；21B、蓝光光电二极管；21C、绿光光电二极管；22、电路板；23、滤光板；24、铜箔；241、窗口；30、支座；31、出光槽；32、进光槽；33、第一阻光件；40、壳体；41、出光口；42、进光口；43、第二阻光件；44、出光板；45、进光板；50、指示结构；51、指示灯；52、按键；60、接电结构。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1及图5，本申请实施例提供了一种光电检测模组100，配置为检测预定工位上是否存在工件。光电检测模组100包括发光结构10和受光结构20；其中，发光结构10配置为朝预定工位投射光束，光束经预定工位向多个方向反射以发出预定光信号；受光结构20具有受光面211，受光面211朝向预定工位设置，并能够接收预定光信号；受光结构20配置为接收预定光信号，并将预定光信号转换成预定电信号并输出。可以理解的是，发光结构10可以是LED灯等能够接通于电路并发射光束的结构，发光结构10可以发射白光或其他彩色光束；受光结构20上设置有能够感知周围光线并作出反应的光敏元件。可以理解的是，设置于受光结构20上的光敏器件在接通于电路时，其在正向电压驱动下可以感生出的电子定向移动；在外界的光线刺激下能够吸收该光线，该光线经单片机或其他信号处理结构转换为预定电信号并输出。可以理解的是，光敏元件的工作原理如下：接收工件在自然的光照下反射回来的光，从而采集此时的标准白色RGB分量信号的初始值；再利用发光结构10发射稳定的白色光斑至工件的表面，以接收此时工件表面反射的光，并采集到另一个RGB分量的信号初始值；随后，经过内部程序运算，得到被检工件的RGB分量的信号值；随后，经过白平衡检验校正，获得该被检工件颜色的RGB信号值并储存；当代表特定颜色的RGB信号值再次输出时，则意味着对应的工件出现于检测区域中。

可以理解的是，发光结构10向待检测的预定工位投射光束；当预定工位上存在预定工件时，光束投射至预定工件的表面并自该预定工件处向四周反射，以使预定光信号能够发送至受光面211；当受光面211接收到预定光信号时，发光结构10将预定光信号转换成预定电信号并输出，以表示预定工位上存在该预定工件。不同于单点受光，受光面211扩大了用于接收预定光信号的面积，进而有助于接收从不同倾角反射回的预定光信号以及从不同距离处的反射回的预定光信号；受光结构20无需与受光透镜配合使用，即，无需在受光结构20与待检测的预定工位之间设置受光透镜，这减小了受光结构20与预定工位之间的固有距离，从而能够使预定工位的位置设定更加灵活可变；此外，因减少了受光透镜的安装，从而无需进行对焦调试，进而简化了装配步骤。综上，本申请解决了如何扩大光电检测模组100的检测范围的技术问题。

请参阅图2及图6，可以理解的是，光电检测模组100还包括接电结构60，用于将发光结构10和受光结构20均接通于电路中。

可选地，在一些实施例中，受光面211为平面；或者，受光面211为曲面。可以理解的是，呈平面设置的受光面211具有开放的结构，从而有助于感测位于受光面211前方多个角度射入的预定光信号。可以理解的是，在空间范围一定的情况下，呈曲面设置的受光面211，其用于接收预定光信号的面积更大，从而有助于提高受光面211对光线的反应灵敏度。

请参阅图2及图6，可选地，在一些实施例中，受光结构20包括电路板22和电性安装于电路板22上的多个受光元件21，多个受光元件21平铺设置并共同形成受光面211，预定电信号由电路板22输出。

可以理解的是，各个受光元件21的表面均能够接收光线，多个受光结构20平铺设置并共同形成受光面211；这能够增大对反射预定光信号的感应面积，进而允许预定光信号从不同角度的反射至受光面211，从而扩大了检测范围，缩小了检测盲区。

请参阅图9及图15，可选地，在一些实施例中，受光元件21包括用于感测红光的红光光电二极管21A、用于感测蓝光的蓝光光电二极管21B以及用于感测绿光的绿光光电二极管21C。可以理解的是，根据目前的色度学理论，光的基本三原色是红色、绿色以及蓝色，所有颜色光线皆由红色、绿色以及蓝色这三种颜色的光线按照不同比例混合而成；故，包含红光光电二极管21A、蓝光光电二极管21B以及绿光光电二极管21C组合而成的受光结构20能够检测所有颜色的反射光线，进而采集到不同工件表面的不同颜色信息，即，能够提高光电检测模组100的颜色分别能力。可以理解的是，采集到的颜色信息，可以通过单片机等信号处理结构转换成对应的预定电信号并输出。可以理解的是，受光结构20和可根据实际运用场景设计其受光元件21的总数，以及用于分别感测红光、蓝光和绿光的受光元件21的比例和排序。具体地，请参阅图10，包含这一种排布情形：红光光电二极管21A、蓝光光电二极管21B以及绿光光电二极管21C沿着水平中心性对称分布的情形，此种排布方式有助于提高受光面211上的不同位置均保持对不同光线的敏感性，以提升光电检测模组100的颜色分辨能力。

请参阅图6，可选地，在一些实施例中，受光结构20为IC芯片，IC芯片包括电路板22以及电性安装于电路板22上的红光光电二极管21A、蓝光光电二极管21B以及绿光光电二极管21C。可以理解的是，IC将各微电子元器件集成于同一小型塑基上制成芯片，从而有助于缩小结构的体型，并降低功耗。

请参阅图10，可选地，在一些实施例中，在所有受光元件21中，蓝光光电二极管21B设置的数量多于红光光电二极管21A的数量，且多于绿光光电二极管21C的数量。可以理解的是，在实际工作中，蓝光光电二极管21B对光线的测量敏感性相对较弱；增加蓝光光电二极管21B的数量，以增强受光结构20对蓝光的敏感性，从而有助于平衡受光结构20对于各个颜色在接收能力上的差异，进而增加其对白光的感测能力。

请参阅图9至图16，可选地，在一些实施例中，任一红光光电二极管21A至少与一蓝光光电二极管21B邻接，且任一绿光光电二极管21C至少与一蓝光光电二极管21B邻接。可以理解的是，蓝光光电二极管21B对光线的测量敏感性相对较弱，使其较多地布置并分布于另外两种受光元件21的周围，能够增强受光结构20接收光线的均匀性，进而在更大程度上增加光电检测模组100对白光的感测能力。可选地，在一些实施例中，发光结构10发射白色光束。

请参阅图9及图15，可选地，在一些实施例中，在所有受光元件21中，红光光电二极管21A和绿光光电二极管21C的数量一致。可以理解的是，红光光电二极管21A对于红光的感测能力，与绿光光电二极管21C对于绿光的感测能力并无明显差异，故两者设置相同数量有助于均匀感测不同波长的光线。

请参阅图9及图15，可以理解的是，受光元件21的数量可以依据不同产线的需求进行调整。可以理解的是，受光元件21可以按照3乘以5的方式排布15个，也可以按照4乘以6的方式排布24个，或者按照其他方式排布其他数量个。可以理解的是，受光元件21设置的数量增多，其对于反射光束的接受面相应增大，能够使得光电检测模组100的检测范围相应地扩大，并进一步减小检测盲区。可以理解的是，在这些实施例中，受光结构20能在复杂的工业环境中检测到预定工件的存在，并可在不同倾角范围内进行准确检测，进而降低检测盲区；此外，受光结构20还具有较强的颜色分辨能力，有助于提高光电检测模组100检测的响应时间。

请参阅图2及图4，可选地，在一些实施例中，受光面211的表面包覆设置有铜箔24，铜箔24电性连接电路板22。可选地，在铜箔24对应各个受光元件21处均开设有窗口241，以允许反射光束经窗口241照射至对应的受光元件21。

可选地，在一些实施例中，多个发光元件的边缘大致围合成矩形、圆形或其他形状。

请参阅图3及图7，可选地，在一些实施例中，多个受光元件21呈阵列排布；或者，多个受光元件21呈线性排布。可以理解的是，多个受光元件21以阵列排布或者线性排布的方式进行有序设置，均有助于使受光面211上各处均匀受光，进而提高检测的准确性；其中，受光元件21阵列排布，还能够在平面内的X向和Y向，对接收不同光线的受光元件21进行均匀排布，以使各个受光元件21共同形成更能够稳定接收预定光信号的接受面。

请参阅图3及图7，可选地，在一些实施例中，发光结构10设置单个；在一些实施例中，发光结构10设置有多个。请参阅图5，在一些实施例中，发光结构10设置有两个。可以理解的是，对应于不同产线的需求，可以选择设置具有相应光强的发光结构10，亦可选择设置单个或多个发光结构10，并以此作为考量因素之一来确定光电检测模组100相应结构的尺寸及布局。

请参阅图2及图6，可选地，在一些实施例中，光电检测模组100还包括开设有出光槽31和进光槽32支座30，出光槽31和进光槽32之间形成有第一阻光件33；请参阅图3及图7，发光结构10安装于出光槽31中，受光结构20连接支座30并使受光面211置于进光槽32中。

可以理解的是，出光槽31和进光槽32间隔开设于支座30上，并形成有两个独立的空间；其中，第一阻光件33能够将出光槽31和进光槽32隔离。将发光结构10和受光结构20分别设置于相互隔离的两个空间内，从而能够有效避免或减少发光结构10所发射出的光束直接照射至受光面211并造成检测失误，进而提高光电检测模组100的准确性。此外，支座30对发光结构10和受光结构20还能够起到支撑和防护作用；这在一方面，便于将发光结构10和受光结构20连接与其它构件连接；另一方面，还有助于防止发光结构10和受光结构20中的光学元件受到外接碰撞而损坏。

请参阅图4及图8，可以理解的是，第一阻光件33采取不透光的设置方式，以避免或减少出光槽31内发光结构10发射出的光束直接照射至进光槽32中的受光面211上，进而提高光电检测模组100检测的准确性。

可选地，在一些实施例中，第一阻光件33由不透光材料制成，或第一阻光件33的表面设置有不透光的包覆层。可选地，在一些实施例中，第一阻光件33的两侧分别密封连接出光槽31的外侧槽壁和进光槽32的外侧槽壁。

请参阅图6，可选地，出光槽31设置有两个，两个出光槽31彼此光隔离设置；任一出光槽31内均安装有一个发光结构10。

可选地，在一些实施例中，发光结构10包括发光元件和发光透镜；其中，发光元件接电设置，发光元件和发光透镜沿光束投射的方向依次设置。可以理解的是，发光透镜对发光元件投射出的光束具有汇聚作用，故而有助于将光束准确投射至待检测的预定工位。

请参阅图4及图8，可选地，在一些实施例中，发光元件和发光透镜均收容于出光槽31中，且发光透镜的一端完全覆盖出光槽31的槽口。可以理解的是，在本实施例中，经出光槽31射出的光束均经过发光透镜的汇聚；一方面，有助于增加投射至预定工位的光束的光强，进而提高光电检测模组100的灵敏度；另一方面，还有助于进一步避免或减少光束散发至受光结构20处并造成检测失误，进而提高检测的准确性。

请参阅图2及图6，可选地，在一些实施例中，光电检测模组100还包括开设有出光口41和进光口42的壳体40，出光口41和进光口42均连通壳体40的内部，且出光口41和进光口42之间形成有第二阻光件43；支座30收容于壳体40内，且出光槽31和进光槽32分别与出光口41和进光口42对应设置。

请参阅图1及图5，可以理解的是，壳体40能够对发光结构10、受光结构20以及其它构件进行封装，并起到防护作用，同时亦便于将光电检测模组100整体安装于产线上。

请参阅图2及图6，可以理解的是，出光口41与出光槽31对应，从而能够允许发光结构10将光束依次经出光槽31的槽口以及出光口41，再投射至预定工位；进光口42与进光槽32对应，从而能够允许位于预定工位上的工件将预定光信号依次经进光口42以及进光槽32的槽口，再投射至受光面211上。

可以理解的是，出光口41与进光口42分别开设，且出光口41与进光口42通过第二阻光件43进行隔离；使发光结构10和受光结构20分别与相互隔离的出光口41与进光口42对应，有助于进一步避免或减少发光结构10投射出的光束发散至受光元件21处，从而提高检测的准确性。

可以理解的是，第二阻光件43采取不透光的设置方式，进光口42和出光口41之间通过第二阻光件43实现隔离，以进一步避免或减少出光槽31内发光结构10发射出的光束直接照射至进光槽32中的受光面211上，并进一步提高光电检测模组100检测的准确性。

请参阅图4及图8，第二阻光件43密封抵接第一阻光件33。

可以理解的是，第二个阻光件与第一阻光件33之间密封抵接，有助于有效避免或在更大程度上减少发光结构10投射出的光束照射至受光面211处，进而提高光电检测模组100检测结果的准确性。

可选地，在一些实施例中，第二阻光件43由不透光的材料制成，或第二阻光件43的表面设置有不透光的包覆层。

请参阅图2及图6，可选地，在一些实施例中，光电检测模组100还包括透明的出光板44和透明的进光板45；请参阅图4及图8，出光板44和进光板45均连接壳体40，且分别覆盖出光口41和进光口42。

请参阅图4及图8，可以理解的是，出光口41和进光口42分别开设，出光板44和进光板45分体设置，有助于进一步避免发光结构10发射出的光束对受光结构20的受光过程造成影响，并进一步提高检测的准确性。可以理解的是，出光板44和进光板45还均具有封装作用，有助于避免壳体40内的构件受到碰撞并产生损毁。

请参阅图2及图6，可选地，在一些实施例中，光电检测模组100还包括电性连接电路板22的指示结构50，指示结构50能够接收预定电信号并发送指示信号以表示预定工位上存在某种预定工件。

可选地，指示结构50包括指示灯51和按键52，指示灯51和按键52均与电路板22电性连接，按键52还电性连接发光结构10；指示灯51能够闪烁以发送指示信号；按键52能够控制发光结构10向预定工位投射光束，并使电路板22采集并储存工件反射至受光结构20的预定光信号。

请参阅图2及图6，可选地，在一些实施例中，光电检测模组100还包括滤光板23；请参阅图4及图8，滤光板23收容于支座30中，并夹设于受光面211与进光板45之间，且滤光板23朝向受光面211的投影完全覆盖受光面211。可以理解的是，滤光板23能够使特定波长的光束穿设并阻挡其它波长的光束，从而使光电检测模组100仅在预定工件出现时发送指示信号，进而实现光电检测模组100对预定光信号的准确检测。

请参阅图4及图8，受光槽的槽壁内凸并形成环形安装面，滤光板23贴合连接安装面。

请参阅图1及图5，本实用新型还提出了一种传感器，该传感器包括光电检测模组100，该光电检测模组100的具体结构参照上述实施例，由于本采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种光电检测模组，其特征在于，包括：

发光结构，配置为朝预定工位投射光束；所述光束经所述预定工位向多个方向反射以发出预定光信号；以及

受光结构，具有受光面；所述受光面朝向所述预定工位设置，并能够接收所述预定光信号；所述受光结构配置为接收所述预定光信号，并将所述预定光信号转化为预定电信号并输出。

2.如权利要求1所述的光电检测模组，其特征在于，所述受光结构包括电路板和电性安装于所述电路板上的多个受光元件，各所述受光元件均平铺设置并共同形成所述受光面，所述预定电信号由所述电路板输出。

3.如权利要求2所述的光电检测模组，其特征在于，多个所述受光元件中包括用于感测红光的红光光电二极管、用于感测蓝光的蓝光光电二极管以及用于感测绿光的绿光光电二极管。

4.如权利要求3所述的光电检测模组，其特征在于，所述蓝光光电二极管的数量多于所述红光光电二极管的数量，并多于所述绿光光电二极管的数量。

5.如权利要求4所述的光电检测模组，其特征在于，任一所述红光光电二极管至少与一所述蓝光光电二极管邻接，且任一所述绿光光电二极管至少与一所述蓝光光电二极管邻接。

6.如权利要求2-5任意一项所述的光电检测模组，其特征在于，多个所述受光元件呈阵列排布；或者，多个所述受光元件呈线性排布。

7.如权利要求6所述的光电检测模组，其特征在于，所述光电检测模组还包括开设有出光槽和进光槽的支座，所述出光槽和所述进光槽之间形成有第一阻光件；所述发光结构安装于所述出光槽中，所述受光结构连接所述支座并使所述受光面置于所述进光槽中。

8.如权利要求7所述的光电检测模组，其特征在于，所述光电检测模组还包括开设有出光口和进光口的壳体，所述出光口和所述进光口均连通所述壳体的内部，且所述出光口和所述进光口之间形成有第二阻光件；所述支座收容于所述壳体内，且所述出光槽和所述进光槽分别与所述出光口和所述进光口对应设置。

9.如权利要求8所述的光电检测模组，其特征在于，所述第二阻光件密封抵接所述第一阻光件。

10.一种传感器，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的光电检测模组。

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