CN219284478U - 色标传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种色标传感器，包括LED光源、第一准直透镜组、折光镜、半透半反镜、聚光镜、第二准直透镜组和光电元件，在接收光路向半透半反镜一侧延伸的路径上设置有吸光部件，所述吸光部件位于所述半透半反镜远离光电元件一侧。本实用新型在半透半反镜设置吸光部件，用以对半透半反镜处反射到镜筒内壁上的光线进行吸收，避免发射光线在镜筒内壁上发生的漫反射形成的光线会成为杂散光，再透过半透半反镜进入到接收光路中，从而减少杂散光对检测结果干扰，提高仪器测量准确性。

Description

色标传感器

技术领域

本实用新型涉及信号检测技术领域，尤其涉及一种色标传感器。

背景技术

色标传感器又叫光电检测传感器(俗称光电头、光电眼)，采用光发射接收原理，发出调制光，接收被测物体的反射光，并根据接收光信号的强弱来区分不同的颜色，或判别物体的存在与否。色标传感器常用于检测特定色标或物体上的斑点，它是通过与非色标区相比较来实现色标检测，而不是直接测量颜色。请参照图1，现有技术中色标传感器光路主要包括包括光源、第一准直透镜组、折光镜、半透半反镜、聚光镜、第二准直透镜组和光电元件，其光路原理为：光源发射的光线经过光路整形后照射在被测物表面，被测物的反射光进入光路中，再经过半透半反镜反射后进入到光电元件中，光电元件将光信号转换成电信号，根据电信号对检测对象识别或检测。色标传感器实际是一种反向装置，光源垂直于目标物体安装，而接收器与物体成锐角方向安装，让它只检测来自目标物体的散射光，从而避免传感器直接接收反射光，并且可使光束聚焦很窄。

色标传感器易受外界原因或者内部原因的干扰，造成检测结果不准确，出现检错、漏检、误检等情况，这就导致生产作业效率受到极大影响；随着各种智能设备的不断发展与普及，人们对色标传感器的要求也越来越高，为了适应不同的工作需要，亟需提高色标传感器的检测精确度。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种提高检测精确度的色标传感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：色标传感器，包括LED光源、第一准直透镜组、折光镜、半透半反镜、聚光镜、第二准直透镜组和光电元件，LED光源、第一准直透镜组、折光镜、半透半反镜和聚光镜依次设置形成发射光路，折光镜、半透半反镜和聚光镜位于同一垂直光路，通过垂直光路将光线投射在被测物上，半透半反镜与垂直光路之间呈45°夹角；第二准直透镜组、光电元件依次设置形成水平的接收光路，半透半反镜将被测物反射的光线反射至接收光路，在接收光路向半透半反镜一侧延伸的路径上设置有吸光部件，所述吸光部件位于所述半透半反镜远离光电元件一侧。

进一步的是，所述吸光部件为有色玻璃。

进一步的是，所述吸光部件为片状结构。

优选的，所述吸光部件朝向半透半反镜一面为磨砂面。

优选的，所述吸光部件背向半透半反镜一面为抛光面。

进一步的是，所述吸光部件倾斜于垂直光路设置。

优选的，所述吸光部件与所述半透半反镜同方向倾斜设置，且所述吸光部件与所述垂直光路之间的夹角为5～20°。

进一步的是，在所述第二准直透镜组与所述光电元件之间的光路上设置有滤光片。

优选的，所述滤光片采用截止滤光片。

优选的，所述滤光片采用HB720、HWB780、HWB850、HWB3、HWB1或HWB4。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在半透半反镜设置吸光部件，用以对半透半反镜处反射到镜筒内壁上的光线进行吸收，避免发射光线在镜筒内壁上发生的漫反射形成的光线会成为杂散光，再透过半透半反镜进入到接收光路中，减少杂散光对检测结果干扰，提高仪器测量准确性。

附图说明

图1为色标传感器的光路结构示意图；

图2为发射光线在镜筒内壁上发射的光路结构示意图；

图3为被测物反射光线的光路结构示意图；

图4为吸光部件反射光线的光路结构示意图；

图中标记为：LED光源1、折光镜2、半透半反镜3、聚光镜4、光电元件5、垂直光路6、接收光路7、吸光部件8、滤光片9。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“前侧”、“后侧”、“背面”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本文中，“水平”、“垂直”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

请参阅图1，本实用新型所述的色标传感器包括LED光源1、第一准直透镜组、折光镜2、半透半反镜3、聚光镜4、第二准直透镜组和光电元件5，LED光源1、第一准直透镜组、折光镜2、半透半反镜3和聚光镜4依次设置形成发射光路，折光镜2、半透半反镜3和聚光镜4位于同一垂直光路6，其中，半透半反镜3与垂直光路6之间呈45°夹角，LED光源1发射的光线经过第一准直透镜组整形成平行光路，再通过折光镜2反射到垂直光路6中，然后通过垂直光路6上的半透半反镜3将光线发射到被测物上；第二准直透镜组、光电元件5依次设置形成水平的接收光路7，半透半反镜3将被测物反射的光线反射至接收光路7，在接收光路7向半透半反镜3一侧延伸的路径上设置有吸光部件8，吸光部件8位于半透半反镜3远离光电元件5一侧，吸光部件8可通过支撑件固定在镜筒上，例如采用卡扣连接、铆接、铰接、固定连接等连接方式。光电元件5起到将光信号转换成电信号的作用，如光电传感器，以光电效应为基础，把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件5进一步将非电信号转换成电信号。光电效应是指用光照射某一物体，可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应。

在对色谱传感器性能影响探究过程中，发明人经过大量调整测试、数据模拟对比之后偶然间发现：如图2所示，为了使光电元件5可以最大化接收到被测物的反射光，故现有的绝大多数色标传感器采用半透半反镜3；在光源发射光路到被测物时，光线经过半透半反镜3时，约50％的光会透过半透半反镜3进而照射在被测物表面，但是另外50％的光能会被半透半反镜3反射到其侧面的镜筒内壁上，这一部分光能会在塑料镜筒内壁发生漫反射，由于镜筒内壁采用塑胶材料，其吸光性较差，易导致塑料镜筒内壁反射的杂散光再次反射进入光电元件5中，这部分经光源发射出杂散光的波长与用于测试的光线波长相同，其本身就存在一定的能量，这一部分多余的能量随着漫反射再次进入到光电元件5中，导致后续电信号处理过程中的杂讯增加，影响到经光电元件5转换后的电信号处理过程中的滤波波形，进而影响了对该特定波长能量的检测精度，也影响了其它波长能量的检测精度。由此，发明人针对这一部分光线发射过程中产生的杂散光展开了进一步的研究。

杂散光是进行检测分析时的主要误差和噪声来源，它直接决定了仪器工作时的可靠性和检测时的灵敏度，过大的杂散光会影响滤波信号的检测，更会掩盖光谱中一些较弱的吸收或辐射峰，制约了仪器的性能。本实用新型通过在半透半反镜3一侧增设吸光部件8，将经过半透半反镜3反射到其侧面的镜筒内壁的光线进行吸收，有效阻止该反射光线通过镜筒内壁进行大量的漫反射扩散，最大化减少进入到光电元件5中的杂散光。

进一步的是，吸光部件8为吸光材料，可对半透半反镜3反射的光线进行吸收，可采用黑色材料、纳米材料、吸光涂层等吸光材料。本实用新型一些实施例中吸光部件8为有色玻璃，有色玻璃又名吸热玻璃，是指加入彩色艺术玻璃着色剂后呈现不同颜色的玻璃，有色玻璃能够吸收可见光，减弱可见光的强度。一方面，采用有色玻璃成本较低，制造成产成本不高，另一方面，有色玻璃同样具有较好的吸光效果，可以适用于色标传感器中，起到吸收杂散光的作用。因此，吸光部件8可以优选采用有色玻璃。

光路原件布置在镜筒内的容纳空间，在布置半透半反镜3之后，半透半反镜3所在的内壁节段剩余空间本身就已经较小，为此，本实用新型中的吸光部件8设置为片状结构，可以更好的适应安装结构，应当理解的是，吸光部件8的结构并不限于片状结构，根据使用吸光材料的不同，还可以设为涂层、面状、块状等形式；优选的，片状结构的有色玻璃朝向半透半反镜3一面为磨砂面，背向半透半反镜3一面为抛光面。LED光源1发射的光线经过半透半反镜3反射之后，先到达有色玻璃的磨砂面，此时，光线在磨砂面上充分散射并被有色玻璃充分吸收，在吸收了绝大部分光线之后，剩余极少部分反射光线透过有色玻璃再被抛光面反射出去，经此，经半透半反镜3反射的光纤在未到达镜筒内壁之前，被吸光部件8吸收了绝大部分，避免其在镜筒内形成杂散光。

基于此，本实用新型还可将吸光部件8倾斜设置，请参阅图4，使通过吸光部件8上再次反射的光线避开接收光路7，例如，当吸光部件8采用片状结构的有色玻璃时，若片状有色玻璃(以下称吸光片)平行垂直光路6设置，那么发射光线通过半透半反镜3反射的光线会垂直到达吸光片上，未吸收完的光线再垂直于吸光片反射至接收光路上，从而造成检测干扰；使其吸光片于垂直光路6设置，即可以调整到达有色玻璃抛光面上的光线的反射角度，在合理设置其倾斜角度之后，反射光线的发射角度发生改变，使得剩余的反射光线没法通过接收光路7进入到光电元件5中。优选的，为了便于布置吸光部件8，在不对镜筒内径产生尺寸要求的前提下，可以让吸光部件8具有合适的安装空间，使吸光部件8与半透半反镜3同方向倾斜设置；更优选的，吸光片与垂直光路6之间的夹角为5～20°，当吸光片处于此倾斜角度时，剩余的反射光线绝大部分被反射至镜筒的其他节段，剩余光线在吸光片反射后再进入接收光路7的部分被降到最低，进一步减少这部分杂散光对检测结果的干扰。

另外，外界环境光也易从外界通过被测物所在的照射光路窜入到色标传感器内，如房间内灯光、太阳光等，这些杂散光也会对检测结果照成干扰，影响测量精确性。请参阅图4，本实用新型的一些实施例中，通过在第二准直透镜组与光电元件5之间的光路上设置有滤光片9，对光路上的非工作波长杂散光进行拦截，避免非工作波长的光对检测结果造成影响，此滤光片9主要是对外界进入到光路的杂散光进行拦截，但是并不能对镜筒内壁上的杂散光进行拦截，因此，在结合吸光部件8的吸光之后，可以将来自色变传感器内部、外部的杂散光的干扰均降至最低，取得更好的去噪声效果；优选的，滤光片9采用截止滤光片，截止滤光片能从复合光中滤掉全部长波或短波而仅保留所需波段范围的光线，从而将非工作波长段的光线拦截、过滤；更优选的，滤光片9采用HB720、HWB780、HWB850、HWB3、HWB1或HWB4，以上型号的滤波片可以仅让RGB标准内的光通过，即仅让工作波段的光线通过。

以上仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.色标传感器，包括LED光源(1)、第一准直透镜组、折光镜(2)、半透半反镜(3)、聚光镜(4)、第二准直透镜组和光电元件(5)，LED光源(1)、第一准直透镜组、折光镜(2)、半透半反镜(3)和聚光镜(4)依次设置形成发射光路，折光镜(2)、半透半反镜(3)和聚光镜(4)位于同一垂直光路(6)，通过垂直光路(6)将光线投射在被测物上，半透半反镜(3)与垂直光路(6)之间呈45°夹角；第二准直透镜组、光电元件(5)依次设置形成水平的接收光路(7)，半透半反镜(3)将被测物反射的光线反射至接收光路(7)，其特征在于：在接收光路(7)向半透半反镜(3)一侧延伸的路径上设置有吸光部件(8)，所述吸光部件(8)位于所述半透半反镜(3)远离光电元件(5)一侧。

2.如权利要求1所述的色标传感器，其特征在于：所述吸光部件(8)为有色玻璃。

3.如权利要求2所述的色标传感器，其特征在于：所述吸光部件(8)为片状结构。

4.如权利要求3所述的色标传感器，其特征在于：所述吸光部件(8)朝向所述半透半反镜(3)一面为磨砂面。

5.如权利要求4所述的色标传感器，其特征在于：所述吸光部件(8)背向所述半透半反镜(3)一面为抛光面。

6.如权利要求2所述的色标传感器，其特征在于：所述吸光部件(8)倾斜于所述垂直光路(6)设置。

7.如权利要求6所述的色标传感器，其特征在于：所述吸光部件(8)与所述半透半反镜(3)同方向倾斜设置，且所述吸光部件(8)与所述垂直光路(6)之间的夹角为5～20°。

8.如权利要求1所述的色标传感器，其特征在于：在所述第二准直透镜组与所述光电元件(5)之间的光路上设置有滤光片(9)。

9.如权利要求8所述的色标传感器，其特征在于：所述滤光片(9)采用截止滤光片。

10.如权利要求9所述的色标传感器，其特征在于：所述滤光片(9)采用HB720、HWB780、HWB850、HWB3、HWB1或HWB4。

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