| 傳感器 |
| 光電傳感器概要 |
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| 光電傳感器的定義 |
| 「光電傳感器」是利用光的各種性質，檢測物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。 |
| 光電傳感器主要由發(fā)光的投光部和接受光線的受光部構成。如果投射的光線因檢測物體不 |
| 同而被遮掩或反射，到達受光部的量將會發(fā)生變化。受光部將檢測出這種變化，并轉換為 |
| 電氣信號，進行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍色來判斷顏色）和紅 |
| 外光。 光電傳感器如下圖所示主要分為3類。（詳細內容請參見「 分類 」） |
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| 對射型 |
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| 回歸反射型 |
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| 擴散反射型 |
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| 光電傳感器特長 |
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| ①檢測距離長 |
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| 如果在對射型中保留10m以上的檢測距離等，便能實現(xiàn)其他檢測手段（磁性、超聲波等） 無法離檢測。達到的長距 |
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| ②對檢測物體的限制少 |
| 由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定 在金屬，它可對玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進行檢測。 |
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| ③響應時間短 |
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| 光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構成，所以不包含機械性工作時間，響 應時間非常短。 |
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| ④分辨率高 |
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| 能通過高級設計技術使投光光束集中在小光點，或通過構成特殊的受光光學系統(tǒng)，來實 現(xiàn)高分辨率。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。 |
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| ⑤可實現(xiàn)非接觸的檢測 |
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| 可以無須機械性地接觸檢測物體實現(xiàn)檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因 此，傳感器能長期使用。 |
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| ⑥可實現(xiàn)顏色判別 |
| 通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合 而有所差異。利用這種性質，可對檢測物體的顏色進行檢測。 |
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| ⑦便于調整 |
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| 在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進行調整。 |
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| ①光的性質 |
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| 使用對射型傳感器外置的開叉來檢測微小物體的示例便是運用了這種原理。 |
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| 曲折 |
| 是指光射入到曲折率不同的界面上時，通過該界面后，改變行進方向的現(xiàn)象。 |
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| 反射（正反射、回歸反射、擴散反射） |
| 在鏡面和玻璃平面上，光會以與入射角相同的角度反射，稱為正反射。 |
| 3個平面互相直角般組合的形狀稱為三面直角棱鏡。 |
如果面向三面直角棱鏡投光，將反復進行正反射，最終的反射光將向投光的反方向行進。
這樣的反射稱為回歸反射。 |
| 多數(shù)的回歸反射板都是由數(shù)mm角的三面直角棱鏡按規(guī)律排列而構成的。 |
| 此外，在白紙等沒有光澤性的表面上，光線將向各個方向反射，這樣的反射稱為擴散反射。 |
| 擴散反射型將該原理作為檢測方式。 |
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| 偏光 |
| 光線可以表現(xiàn)為與其行進方向垂直的振動波。作為光電傳感器的光源，主要使用LED。從 |
| LED投射的光線，會在與行進方向垂直的各個方向上振動，這種狀態(tài)的光稱為無偏光。將無偏 |
| 光的光的振動方向限制在一個方向上的光學過濾器稱為偏光過濾器。即從LED投光，并通過偏 |
| 光過濾器的光線只在一個方向上振動，這種狀態(tài)稱為偏光（正確地說應為直線偏光）。在某 |
| 一方向（例如縱方向）上振動的偏光，無法通過限制在其垂直方向（橫方向）上振動的偏光 |
| 過濾器�；貧w反射型的M.S.R功能（→③M.S.R.功能（Mirror Surface Rejection：鏡面體光澤 |
| 清除）頁）和作為對射型配件的防止相互干擾過濾器就是應用了這種原理。 |
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| ②光源 |
| 光的點亮方式 |
| 〈脈沖變調光〉 |
| 多數(shù)光電傳感器采用脈沖變調光，基本以一定周期反復投光。 |
| 由于很容易排除雜亂光的影響，所以可以實現(xiàn)長距離檢測。在帶防止相互干擾功能的類型中 |
| ，投光的周期會根據(jù)干擾光和雜亂光而在一定范圍內變化。 |
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| 〈直流光〉 |
| 是連續(xù)投射一定光量的光線，在標記傳感器等部分機型中使用。能得到高速響應性，但有檢 |
| 測距離短，容易受雜亂光影響等缺點。 |
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| 光源色與種類 |
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| ③光纖型 |
| 構造 |
| 由于檢測部（光纖）中完全沒有電氣部分，所以耐干擾等耐環(huán)境性良好。 |
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| E3X-DA-S（數(shù)字放大器） |
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| 檢測原理 |
| 光纖由中間的核心和外圍部分曲折率較小的外包金屬構成。 |
| 如果光線入射到核心部分，光線將會在與外包金屬的交界面上一邊反復進行全反射，一邊行進。通過光纖 |
| 內部從端面發(fā)出的光線以約60°的角度擴散，照射到檢測物體上。 |
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| 光纖的種類與特性 |
| 截面 |
構造 |
特長 |
有效用途 |
代表型號 |
柔軟型
(多核心) |
(中間的素線固定) |
很少因彎曲造成光量變動
容許彎曲半徑：R1mm |
與傳統(tǒng)的標準型相比
柔軟，可像電線般布線
彎曲半徑可忽略
即使碰觸到光纖，光量也不變動 |
E32-T11R
E32-T11R |
標準型
單芯 |
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光的傳輸效果好 (檢測距離較長)
容許彎曲半徑 ： R25mm或R10mm |
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E32-TC200
E32-DC200 |
耐彎曲型(束) |
（中間的素線分散） |
耐曲折性良好
反復彎曲次數(shù)100萬次以上（代表例）
容許彎曲半徑：R4mm |
即使使用機器人手臂等可動的部分也很難破損 |
E32-T11
E32-D11 |
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| ④三角測距 |
| 距離設定型光電傳感器主要以三角測距為檢測原理。下圖所示的是三角測距的原理。從投光 |
| 元件投射的光線將在檢測物體上擴散反射。反射光將通過受光透鏡在位置檢測元件（輸出符 |
| 合光線位置信號的半導體元件）上成像。檢測物體在靠近光學系統(tǒng)的位置A的情況下，反射光 |
| 會在位置檢測元件的a位置上成像。在離光學系統(tǒng)較遠的位置B的情況下，反射光將在b位置上 |
| 成像。因此，通過測定位置檢測元件上的成像位置，可以檢測與檢測物體的距離。 |
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| 光電傳感器分類 |
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| ①按檢測方式分類 |
| (1)對射型 |
| 檢測方式 |
| 為了使投光器發(fā)出的光能進入受光器，對向設置投光器與受光器。 |
| 如果檢測物體進入投光器和受光器之間遮蔽了光線，進入受光器的光量將減少。 |
| 掌握這種減少后便可進行檢測。 |
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| 此外，檢測方式與對射型相同，在傳感器形狀方面，也有投光受光部一體化，稱為槽形的種類。 |
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| 特長： |
| 動作的穩(wěn)定度高，檢測距離長。（數(shù)cm～數(shù)十m） |
| 即使檢測物體的通過線路變化，檢測位置也不變。 |
| 檢測物體的光澤?顏色?傾斜等的影響很少。 |
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| (2)擴散反射型 |
| 檢測方式 |
| 在投受光器一體型中，通常光線不會返回受光部。如果投光部發(fā)出的光線碰到檢測物體，檢 |
| 測物體反射的光線將進入受光部，受光量將增加。掌握這種增加后，便可進行檢測。 |
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| 特長： |
| 檢測距離為數(shù)cm～數(shù)m。 |
| 便于安裝調整。 |
| 在檢測物體的表面狀態(tài)（顏色、凹凸）中光的反射光量會變化，檢測穩(wěn)定性也變化。 |
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| (3)回歸反射型 |
| 檢測方式 |
| 在投受光器一體型中，通常投光部發(fā)出的光線將反射到相對設置的反射板上，回到受光部。 |
| 如果檢測物體遮蔽光線，進入受光部的光量將減少。 |
| 掌握這種減少后，便可進行檢測。 |
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| 特長 |
| 檢測距離為數(shù)cm～數(shù)m。 |
| 布線.光軸調整方便（可節(jié)省工時）。 |
| 檢測物體的顏色、傾斜等的影響很少。 |
| 光線通過檢測物體2次，所以適合透明體的檢測。 |
| 檢測物體的表面為鏡面體的情況下，根據(jù)表面反射光的受光不同，有時會與無檢測物體的狀 |
| 態(tài)相同，無法檢測。這種影響可通過MSR功能來防止。 |
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| (4)距離設定型 |
| 檢測方式 |
| 作為傳感器的受光元件，使用2比例光電二極管或位置檢測元件。通過檢測物體反射的投 |
| 光光束將在受光元件上成像。這一成像位置以根據(jù)檢測物體距離不同而差異的三角測距原理 |
| 為檢 測原理。 |
| 下圖所示的是使用2比例光電二極管的檢測方式。2比例光電二極管的一端（接近外殼的 |
| 一側）稱為N（Near）側，而另一端稱為F（Far）側。檢測物體存在于已設定距離的位置上 |
| 的情況下，反射光將在N側和F側的中間點成像，兩側的二極管將受到同等的光量。此外，相 |
| 對于設定距離，檢測物體存在于靠近傳感器的位置的情況下，反射光將在N側成像。相反的， |
| 相對于設定距離，檢測物體存在于較遠的位置的情況下，反射光將在F側成像。傳感器可通過 |
| 計算N側與F側的受光量差來判斷檢測物體的位置。 |
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| 距離設定型的特長 |
| 受檢測物體的表面狀態(tài)?顏色的影響少。 |
| 不易受背景物體的影響。 |
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| BGS(Background Suppression)和FGS(Foreground Suppression) |
| 在E3Z-LS61/-66/-81/-86中，檢測傳輸帶上物體的情況下，可選擇BGS和FGS兩種功能中的任 |
| 何一個。 |
| BGS是不會對比設定距離更遠的背景（傳輸帶）進行檢測的功能。 |
| FG是不會對比設定距離更近的物體，以及回到受光器的光量少于規(guī)定的物體進行檢測的功能，反言之，是只對傳輸帶進行檢測的功能�；氐绞芄馄鞴饬可俚奈矬w是指： |
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| ①檢測物體的反射率極低，比黑畫紙更黑的物體。 |
| ②反射光幾乎都回到投光側，如鏡子等物體。 |
| ③反射光量大，但向隨機方向發(fā)散，有凹凸的光澤面等物體。 |
| 注：③的情況下，根據(jù)檢測物體的移動，有時反射光會暫時回到受光側，所以有時需要通過OFF延遲定時器來防止高速顫動。 |
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| 特長 |
| 可對微小的段差進行檢測（BGS、FGS）。 |
| 不易受檢測物體的顏色影響（BGS、FGS）。 |
| 不易受背景物體的影響（BGS）。 |
| 有時會受檢測物體的斑點影響（BGS、FGS）。 |
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| (5)限定反射型 |
| 檢測方式 |
| 與擴散反射型相同，接受從檢測物體發(fā)出的反射光進行檢測。設置為在投光器和受光器上僅入射 |
| 正反射光，僅對離開傳感器一定距離（投光光束與受光區(qū)域重疊的范圍）的檢測物體進行檢測。 |
| 下圖中，可在（A）位置檢測物體，但在（B）位置無法檢測。 |
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| 特長 |
| 可檢測微妙的段差。 |
| 限定與傳感器的距離，只在該范圍內有檢測物體時進行檢測。 |
| 不易受檢測物體的顏色的影響。 |
| 不易受檢測物體的光澤、傾斜的影響。 |
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②按檢測方式選擇點
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| 對射型/回歸反射型的確認事項 |
| 檢測物體 |
| 1．大小、形狀（縱×橫×高） |
| 2．透明度（不透明體|半透明體|透明體） |
| 3．移動速度V（m/s或個/分） |
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| 傳感器 |
| 1．檢測距離（L） |
| 2．形狀?大小的限制 |
| a）傳感器 |
| b）回歸反射板（回歸反射型的情況下） |
| 3．有無多個緊密安裝 |
| a）臺數(shù) |
| b）安裝間距 |
| c）是否可以交錯安裝 |
| 4．安裝的限制（是否需要角度等） |
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| 環(huán)境 |
| 1．環(huán)境溫度 |
| 2．有無水、油、藥品等飛散 |
| 3．其他 |
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| 擴散反射型、距離設定型、限定反射型的確認事項 |
| 檢測物體 |
| 1．大小?形狀（縱×橫×高） |
| 2．顏色 |
| 3．材料（鐵、SUS、木、紙等） |
| 4．表面狀態(tài)（粗糙、有光澤） |
| 5．移動速度V（m/s或個/分） |
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| 傳感器 |
| 1．檢測距離（與工件之間的距離）（L） |
| 2．形狀、大小的限制 |
| 3．有無多個緊密安裝 |
| a）臺數(shù) |
| b）安裝間距 |
| 4．安裝的限制（是否需要角度等） |
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| 背景 |
| 1．顏色 |
| 2．材料（鐵、SUS、木、紙等） |
| 3．表面狀態(tài)（粗糙、有光澤等） |
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| 環(huán)境 |
| 1．環(huán)境溫度 |
| 2．有無水、油、藥品等飛散 |
| 3．其他 |
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| ③按構成分類 |
| 光電傳感器通常由投光部、受光部、增幅部、控制部、電源部構成，按其構成狀態(tài)可分為以下幾類。 |
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| (1)放大器分離型 |
| 僅投光部和受光部分離，分別作為投光部和受光部（對射型）、或一體的投受光器（反射型）。其他的增幅部、控制部采用一體的放大器單元形。 |
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| 特長 |
| 投受光器僅由投光元件、受光元件及光學系統(tǒng)構成，所以可以采用小型。 |
| 即使在狹小的場所設置投、受光器，也可在較遠的場所調整靈敏度。 |
| 投?受光部與放大器單元間的信號線很容易受干擾。 |
| 代表機型（放大器單元）：E3C-LDA、E3C |
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| (2)放大器內置型 |
| 除電源部以外為一體。(對射型分為包括投光部的投光器和包括受光部、增幅部、控制部的受光器兩種)。電源部單獨采用電源單元等形狀。 |
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| 特長 |
| 由于受光部、增幅部、控制部為一體，所以不需要圍繞微小信號的信號線，不易受干擾的影響。 |
| 與放大器分離型相比，布線工時更少。 |
| 一般比放大器分離型大，但與沒有靈敏度調整的類型相比，絕不遜色。 |
| 代表機型：E3Z、E3T、E3S-C |
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| (3)電源內置型 |
| 連電源部也包含在投光器、受光器中的一體化產品。 |
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| 特長 |
| 可直接連接到商用電源上，此外還能從受光器直接進行容量較大的控制輸出。 |
| 投光器、受光器中還包括了電源變壓器等，所以與其他形態(tài)相比很大。 |
| 代表機型：E3G、E3JK、E3JM |
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| (4)光纖型 |
| 是在投光部、受光部上連接光纖的產品。由光纖單元和放大器單元構成，但本公司沒有電源內置的放大器單元系列產品。 |
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| 特長 |
| 根據(jù)光纖探頭（前端部分）的組合不同，可構成對射型或反射型。 |
| 適合于檢測微小物體。 |
| 光纖單元不受干擾的影響。 |
| 代表機型（放大器單元）：E3X-DA-S、E3X-MDA、E3X-NA |
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| 傳感器術語解說 |
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| 特性數(shù)據(jù)的讀法 |
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| 對射型/回歸反射型 |
| 平行移動特性 |
受光輸出余度－距離特性 |
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對射型的情況下：表示已固定投光器時，受光器的檢測界限位置。
回歸反射型的情況下：表示已固定傳感器的位置時，回歸反射伴的檢測界限位置。
無論哪種情況下，旋鈕均為MAX。被上下兩側的線圍住的區(qū)域是可檢測區(qū)域。
設置多個對射型的情況下，為了避免相互干擾，需要圖示1.5倍的區(qū)域。 |
受光輸出余度用對靈敏度進行最大設定情況下的數(shù)值來表示。
上述為額定檢測距離為15m的機型的示例。在額定檢測距離中，能讀取約6倍的受光輸出余度。 |
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| 擴散反射型 |
| 動作區(qū)域特性 |
檢測距離-檢測物體的大小特性 |
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| 表示將標準檢測物體沿Y方向（與光軸垂直的方向）移動時，檢測開始的位置。在圖中，向下側彎曲的圖表，是將檢測物體從下側移動時的圖表。 |
表示根據(jù)檢測物體的大小和表面顏色的不同，檢測距離變化的情況。 |
| 這些是相對于標準檢測物體的值，檢測物體如果發(fā)生變化，動作區(qū)域、檢測距離也發(fā)生變化。 |
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| 擴散反射型/回歸反射型 |
| 檢測物體的寬度與動作區(qū)域 |
檢測物體的表面顏色與檢測距離 |
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表示根據(jù)檢測物體的寬度不同，傳感器的動作區(qū)域的變化。
各個圖表中圍住的區(qū)域，是相對于各個檢測物體寬度的動作區(qū)域。 |
使用反射型的光電傳感器時，檢測物體的表面顏色和光澤將對檢測距離和動作區(qū)域產生影響。
表示檢測物體表面的反射率越高，檢測距離越長。 |
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| 檢測物體的表面顏色、光澤與動作區(qū)域 |
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表示反射率最低最黑的檢測物體的動作(檢測)區(qū)域最小。
由于SUS和鋁箔有光澤，所以檢測距離變長，但光在表面不會擴散反射，進行正反射， 所以動作區(qū)域比使用白紙時更狹窄。 |
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| 使用方法與各種數(shù)據(jù) |
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| ①最小檢測物體與透鏡直徑、靈敏度的關系 |
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| ②段差檢測 |
通過可檢測段差和設定距離進行選擇（代表例）  |
形狀
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特長
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光纖式
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光纖式 |
放大器內置型
超小型 |
放大器分離型 |
放大器內置型 |
放大器內置型 |
| 型號 |
E32-L25A |
E32-L25L |
E3T-SL1□ |
E3C-LS3R |
E3Z-LS |
E3S-CL1 |
登載頁
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16 |
190 |
124 |
152 |
210 |
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| ③M.S.R.功能（Mirror Surface Rejection：鏡面體光澤清除） |
| 〔原理〕 |
| 利用回歸反射型的光電傳感器內置的偏光過濾器和回歸反射板的特性，只接受回歸反射板的反射光的功能、結構。 |
| 通過投光側偏光過濾器的光將變?yōu)闄M向偏光。 |
| 反射到回歸反射板三面直角棱鏡的光線，其偏光方向將從橫向變?yōu)榭v向。 |
| 其反射光將通過受光側的偏光過濾器，到達受光元件。 |
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| 〔目的〕 |
| 用于對表面為鏡面狀的檢測物體進行穩(wěn)定檢測的一種方法。 |
| 這種檢測物體發(fā)出的反射光，其偏光方向保持橫向，所以無法通過受光側的偏光過濾器。 |
| 〔例〕 |
| 檢測物體的表面粗糙，沒有光澤的情況下（②），即使沒有M.S.R.功能也能檢測。 |
| 相反，檢測物體的表面光滑且?guī)Ч鉂傻那闆r下（③），沒有M.S.R.功能則無法進行穩(wěn)定檢測。 |
| ①沒有檢測物體的情況下 |
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| 投光部發(fā)出的光照射到反射板，并回到受光部。 |
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| ②檢測物體沒有光澤的情況下 |
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| 投光部發(fā)出的光被檢測物體遮蔽，不到達反射板，也不回到受光部。 |
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| ③檢測物體的表面光滑且有光澤的情況下（例：電池、瓶罐等） |
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| 投光部發(fā)出的光通過檢測物體反射，該反射光將回到受光部。 |
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| 〔注意〕 |
| 對光澤度非常高的檢測物體和粘貼膠片等的光澤物體進行檢測的情況下，有時動作會不穩(wěn)定。 |
| 這樣的情況下，請將傳感器相對于檢測物體的表面傾斜安裝。 |
| 帶M.S.R.功能的回歸反射型 |
