[发明专利]基于稳光LED的带材跑偏光电传感器

说明书

技术领域

本发明属于工业传感器技术领域，尤其是涉及对各类带材的横向跑偏进行在线检测的反射式光电传感器。适于对塑料薄膜、纸、织物、胶带、胶片、金属箔带等各类带材生产中的跑偏检测与纠偏控制。

背景技术

在诸如软包装印刷、塑料薄膜加工生产、纸品、纺织物、胶带、金属箔带等各类带材加工、生产过程中，由于机组中的张力不稳、各电机速度同步性能不好、机械振动、轴承磨损等而导致带材在向前运动中伴随着横向跑偏现象，严重影响了加工质量及生产速度，甚至造成整个生产设备无法运行。

对带材跑偏的测控是各类带材生产中的基本要求，而目前具有跟边和跟线检测功能的光电传感器均属于反射型，其技术方案与特点主要有：一是以白炽灯为光源，其光路的核心是菱镜，接收器件为光敏电阻；二是仍以白炽灯为光源，但光路为同轴反射式结构，是由凸透镜、半反镜、滤光镜等组成，接收器件为光电池；三是基于CCD图像传感技术的跑偏检测方案；四是以发光二极管替代白炽灯为光源的方案。在一、二方案中，由于白炽灯发热量大、传感器腔内温度高，易导致温漂与器件老化，此外，由于白炽灯光谱成分的局限性而导致检测的色盲问题；在方案三中，目前主要问题在于实时性有待提高，适于带材运行速度较低及对跟线精度要求高的场合；在方案四中，目前主要问题在于信噪比有待提高，灵敏度不够，不适于生产速度较高的场合。

发明内容

本发明的目的就是克服现有的跑偏传感器存在的色盲、功耗及温漂大、信噪比低等问题，提供一种基于稳光LED的高灵敏、无色盲、能适于带材高速生产场合的具有检测带材边缘、带材表面的印刷图案边缘、及带材表面的印刷标志线等跑偏的新型反射式光电跑偏传感器。

本发明包括外壳，外壳为长方体，其底面开有窗口，窗口面上设置有保护镜。外壳内对应窗口位置设置有白光LED光源，白光LED光源正下方依次设置有聚光镜、上物镜、分光镜和下物镜，其中聚光镜、上物镜和下 物镜均为凸透镜，且均与保护镜平行设置，白光LED光源位于聚光镜上方的焦点处，下物镜的上方焦点与上物镜的下方焦点重合。分光镜为反光镜，其下面为反光面，分光镜与保护镜的平面夹角为45度；分光镜在上物镜下方焦点处开有直径为1～3mm的通孔。分光镜的反射光路上依次设置有像镜、滤光镜和两个光敏接收器件，其中像镜为凸透镜、滤光镜为平面滤光镜，像镜和滤光镜均与保护镜垂直设置。两个光敏接收器件均为片状的硅光电池，其平面形状为直角三角形；两个光敏接收器件处于同一平面，且与滤光镜平行；两个光敏接收器件的斜边位置对应，组合后为成长方形。所述的白光LED光源的发射光为圆锥型散射光，圆锥型散射光内的边沿位置设置有感光的光源光电池。光源光电池和两个光敏接收器件均与设置在外壳内的稳光控制与信号处理电路板连接。外壳上固定设置的航空连接件与稳光控制与信号处理电路板连接。

稳光控制与信号处理电路板的印刷电路板上固定设置有信号连接件、光照电流-电压变换器、I₁电流-电压变换器、I₂电流-电压变换器、边信号运算放大器、线信号运算放大器、稳光控制器、LED驱动器。其中，I₁信号电流-电压变换器和I₂信号电流-电压变换器的输入端分别与两个光敏接收器件连接，I₁电流-电压变换器的输出端与线信号运算放大器的输入端连接，I₂电流-电压变换器的输出端与边信号运算放大器的输入端连接，边信号运算放大器、线信号运算放大器的输出端分别与信号连接件的输入端连接；光源光敏器件的输出端与光照电流-电压变换器的输入端连接，光照电流-电压变换器的输出端与稳光控制器的输入端连接，稳光控制器的输出端与白光LED光源的控制端连接，来自信号连接件的电源端的正负5V电源电压分别与各电流-电压变换器、边信号运算放大器、线信号运算放大器、稳光控制器的正负5V电源端连接，信号连接件的输出端与外壳上的航空连接件连接。