測(cè)量光幕的應(yīng)用及工作原理

  光電傳感器是一種感應(yīng)其接收的光強(qiáng)度信號(hào)變化的電子器件，包含光學(xué)系統(tǒng)、放大器和開關(guān)量輸出裝置。所有光電傳感器都使用調(diào)制光以排除周圍光源可能的影響，工作時(shí)，光電傳感器發(fā)射光線，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過時(shí)，根據(jù)檢測(cè)模式的不同，物體或吸收光線或?qū)⒐饩€反射到光電傳感器的收光器，從而導(dǎo)致收光器接收的光線強(qiáng)度產(chǎn)生變化，其變化值觸發(fā)開關(guān)信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能。

  測(cè)量光幕傳感器是一種特殊的光電傳感器，與普通的對(duì)射式光電傳感器一樣，包含相互分離且相對(duì)放置的發(fā)射器和收光器兩部分，但其外形尺寸較大，為長(zhǎng)管狀。測(cè)量光幕發(fā)射器產(chǎn)生的檢測(cè)光線并非如普通傳感器般只有一束，而是沿長(zhǎng)度方向定間距生成光線陣列，形成一個(gè) 光幕 ，以一種掃描的方式，配合控制器及其軟件，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和測(cè)量物體外形尺寸的功能。

  測(cè)量光幕系統(tǒng)要正常工作需配備一個(gè)控制器，控制器使用軟件進(jìn)行編程設(shè)定，可提供多種掃描模式和檢測(cè)分析模式，而且可通過串行接口與PLC或計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，傳遞控制或掃描結(jié)果，另外還可接入觸發(fā)信號(hào)控制掃描過程。

2.1光幕掃描模式

常用的光幕掃描模式有兩種，分別為平行掃描模式和交叉掃描模式，前者是zui常用和zui簡(jiǎn)單的掃描模式，發(fā)射器連續(xù)生成定間距的光線陣列，依次由始至終平行排列，并由收光器對(duì)應(yīng)一一接收。

交叉掃描模式在平行掃描光線間交錯(cuò)排列有傾斜光線。*束傾斜掃描光線于發(fā)射器第二通道和收光器*通道之間建立；第二束傾斜掃描光線于發(fā)射器第三通道和收光器第二通道之間建立。依此類推，直到zui后一束傾斜掃描光線于發(fā)射器zui后通道和收光器終點(diǎn)前一通道間建立。發(fā)射器zui后通道在發(fā)射傾斜光線后再次被激活，發(fā)射直線光線至收光器zui后通道，從而完成整個(gè)掃描過程。采用交叉掃描模式可提高光學(xué)分辨率，在檢測(cè)區(qū)域中間1/3部分的精度zui高，zui小檢測(cè)物體尺寸可縮小為直線掃描時(shí)的2/3。

2.2光幕檢測(cè)分析模式

光幕檢測(cè)分析模式有多種設(shè)置，zui常用的有兩種，分別為 首尾光線阻擋模式 和 首尾光線透射模式 。


首尾光線阻擋模式當(dāng)物體進(jìn)入光幕區(qū)域時(shí)，阻擋光線，通過控制器識(shí)別被阻擋的首束光線的編號(hào)，然后依次由下往上計(jì)算被阻光線總數(shù)，直到zui后被阻擋光線為止，累加數(shù)值，從而得出物體的被測(cè)方向尺寸。

首尾光線透射模式當(dāng)物體進(jìn)入光幕區(qū)域時(shí)，控制器識(shí)別透射光線，由首束透射光線計(jì)算，依次累加數(shù)值，直到zui后透射光線為止，計(jì)算透射光線總數(shù)，從而得出物體的被測(cè)方向尺寸。

3分級(jí)設(shè)備的設(shè)計(jì)

由以上分析可知，測(cè)量光幕可提供一種理想的可靠的檢測(cè)模式，對(duì)于被檢物體的外形尺寸可實(shí)現(xiàn)非接觸式的自動(dòng)測(cè)量。因此，把這一技術(shù)應(yīng)用于物流物品、包裹分級(jí)設(shè)備將產(chǎn)生機(jī)械式分級(jí)難以比擬的理想效果。

  一般設(shè)計(jì)的應(yīng)用測(cè)量光幕技術(shù)的物流物品、包裹分級(jí)設(shè)備主要由三部分組成，包括核心部分的測(cè)量光幕分級(jí)裝置、前段物流物品、包裹整理排列裝置和后段自動(dòng)選別機(jī)構(gòu)。

3.1測(cè)量光幕分級(jí)裝置

常見物流物品、包裹的外形尺寸并不一致，外形越小的物流物品、包裹，其級(jí)差要求越小，以前述物流物品、包裹為例，其相近級(jí)別一般只相差10～20mm。因此，適用于物流物品、包裹分級(jí)的測(cè)量光幕要求是大尺寸、高精度。

 設(shè)備采用的高精度測(cè)量光幕，其發(fā)射器及接收器可生成掃描光線總數(shù)為64束，光線間距10mm（0.4 ）。采用直線掃描時(shí)檢測(cè)物體zui小尺寸為10mm，而交叉掃描時(shí)檢測(cè)物體尺寸可小至5mm，可實(shí)現(xiàn)級(jí)差為5～10mm的辨別，因此對(duì)于大多數(shù)的物流物品、包裹分級(jí)均適用。

被檢物流物品、包裹進(jìn)入光幕區(qū)域前，已經(jīng)被排列成整齊的單個(gè)隊(duì)列，由輸送帶帶動(dòng)依次行進(jìn)。

輸送帶可采用平皮帶，導(dǎo)軌等，其底下以光滑托板支承，確保傳輸帶平直而不下垂。由于平皮帶表面平整而富于彈性，與被輸送的物流物品、包裹柔性接觸，能起到緩沖和保護(hù)的作用。

測(cè)量光幕的發(fā)射器和收光器對(duì)應(yīng)布置于輸送帶兩側(cè)，1號(hào)掃描光線與輸送帶表面相平。由于物流物品、包裹均為一定形狀的實(shí)體，因此其檢測(cè)分析模式以采用 首尾光線阻擋模式 zui為適宜，而且進(jìn)入光幕檢測(cè)范圍的物流物品、包裹都處于同一平面，所以首束阻擋光線均為1號(hào)光線，控制器只需要采集zui后阻擋光線號(hào)數(shù)即可分析檢測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出物流物品、包裹截面被測(cè)方向的尺寸。

物流物品、包裹在平帶輸送過程中實(shí)現(xiàn)辨別測(cè)量，既無(wú)額外的機(jī)械式作用，也無(wú)落差碰撞等運(yùn)動(dòng)，可根本杜絕分級(jí)過程傷果現(xiàn)象的發(fā)生。輸送帶上的欄桿可內(nèi)外調(diào)節(jié)間距，以適應(yīng)不同物流物品、包裹的大小，起到限位導(dǎo)向的作用。必須注意，在光幕部位，欄桿應(yīng)留窄逢缺口，以便掃描光線對(duì)射。

由于測(cè)量光幕的發(fā)射器和收光器裝置在輸送帶的兩側(cè)，其光線對(duì)射有一定的距離，這一距離應(yīng)處于傳感器允許的檢測(cè)距離范圍內(nèi)，因此輸送帶的寬度設(shè)計(jì)有一定的限制。測(cè)量光幕的應(yīng)用環(huán)境將影響其長(zhǎng)期工作的可靠性，當(dāng)傳感器處于zui大檢測(cè)距離狀態(tài)時(shí)，因?yàn)楣鈱W(xué)透鏡會(huì)被空氣塵埃污染等原因，使接收光線強(qiáng)度減弱而導(dǎo)致工作不穩(wěn)定，所以應(yīng)根據(jù)所選產(chǎn)品的過量增益曲線來(lái)確定zui佳檢測(cè)距離。所謂過量增益，是指光電傳感器接收到的光強(qiáng)度超過啟動(dòng)其放大器所需光能量的強(qiáng)度的量度。過量增益為1代表啟動(dòng)放大器所需的zui小能量；過量增益為10時(shí)，代表收光器接收的光能量是啟動(dòng)放大器所需能量的10倍。每一型號(hào)的光電傳感器都有一個(gè)相應(yīng)的過量增益曲線，配合環(huán)境因素而選擇修正系數(shù)，即可估計(jì)出不同條件下zui大的可靠檢測(cè)距離。

對(duì)于一些不規(guī)則的物流物品、包裹，在進(jìn)入測(cè)量光幕區(qū)時(shí)，邊角同樣會(huì)觸發(fā)光電信號(hào)，導(dǎo)致測(cè)量值不準(zhǔn)確。為此，針對(duì)這類物流物品、包裹，必須在進(jìn)入測(cè)量光幕區(qū)前加以整理，使每一個(gè)體均處于相同的有利于測(cè)量的狀態(tài)運(yùn)行。以包裝箱檢測(cè)為例，于測(cè)量區(qū)配置兩條并列的輸送帶，相互間留有一定的間隙，整理后的包裝箱承托于兩平皮帶之間運(yùn)行，柄朝下卡入皮帶間隙，因此通過測(cè)量光幕時(shí)避免了邊角傾斜的干擾，測(cè)量值均為同一部位相同方向的尺寸，使檢測(cè)更為準(zhǔn)確可靠。

3.2整理排列裝置

整理排列裝置處于測(cè)量光幕分級(jí)裝置之前，其作用是將雜亂無(wú)章的物流物品、包裹整理成整齊的單個(gè)列隊(duì)，使物流物品、包裹以一定的間距依次進(jìn)入測(cè)量光幕區(qū)，這對(duì)確保測(cè)量非常重要。對(duì)于不同的物流物品、包裹，裝置的設(shè)計(jì)有所不同，必須根據(jù)物流物品、包裹的形態(tài)特征作針對(duì)性的設(shè)計(jì)?？傮w上，可采用一些相互配合的機(jī)械輸送裝置引導(dǎo)物流物品、包裹運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到目的，例如水平或傾斜布置的輸送帶、梳理?yè)醢?、離心轉(zhuǎn)盤、導(dǎo)向滑槽等，在此不一一贅述。

3.3選別機(jī)構(gòu)

選別機(jī)構(gòu)緊接測(cè)量光幕安裝，接受測(cè)量信號(hào)而動(dòng)作。被檢物流物品、包裹通過測(cè)量光幕時(shí)，觸發(fā)光電信號(hào)，經(jīng)控制器計(jì)算數(shù)值，與設(shè)定分級(jí)尺寸比較后發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)選別機(jī)構(gòu)動(dòng)作，將物流物品、包裹送入合適的級(jí)別行列。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，應(yīng)用測(cè)量光幕技術(shù)的物流物品、包裹分級(jí)設(shè)備具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，適用廣泛，調(diào)整靈活，既可杜絕機(jī)械分級(jí)易造成傷果現(xiàn)象的發(fā)生，又能實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)態(tài)的測(cè)量和選別。

  圖例只配置一套測(cè)量光幕，檢測(cè)物體的一維尺寸。作為設(shè)計(jì)選擇，可配置三套測(cè)量光幕，通過合理的組裝，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體三維尺寸的采集和運(yùn)算，但須考慮其必要性，否則只會(huì)加重系統(tǒng)的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，因而降低工作效率。對(duì)于大多數(shù)物流物品、包裹，只要是同品種，其外形特征均相近，而且通過整理排列可保持相同狀態(tài)進(jìn)入測(cè)量區(qū)，因此，只需檢測(cè)其一維尺寸即可達(dá)到理想的分級(jí)效果。

 

MYD測(cè)量光幕傳感器專用測(cè)量檢測(cè)物體長(zhǎng)寬高及體積測(cè)量：

 高精度的MYD系列測(cè)量光幕專業(yè)應(yīng)用于生產(chǎn)線、流水線、物流線、分揀線、傳輸線、包裝線等物體的外形尺寸的檢測(cè)和測(cè)量，比如物體的長(zhǎng)、寬、高、及體積等測(cè)量，同時(shí)輸出簡(jiǎn)單、實(shí)用的報(bào)表記錄和查詢記錄。
*MYD系列測(cè)量光幕測(cè)體積及長(zhǎng)、寬、高尺寸方式主要有：
1、在勻速輸送帶商測(cè)量：需要兩套測(cè)量光幕測(cè)量物體的寬度和高度，由輸送帶的傳送速度和兩套光幕的計(jì)量數(shù)據(jù)關(guān)系計(jì)算出物體的體積；
2、非勻速輸送帶：分別需要3套測(cè)量光幕測(cè)量物體的長(zhǎng)度、寬度、和高度，從而計(jì)算出物體的體積；
3、靜止平臺(tái)上：分別需要3套測(cè)量光幕測(cè)量物體的長(zhǎng)度、寬度和高度，計(jì)算出物體的體積。

*系統(tǒng)特點(diǎn)：
分別測(cè)量顯示出物體的長(zhǎng)度、寬度及高度；根據(jù)長(zhǎng)寬高計(jì)算出物體的體積；

 

*工作原理：
MYD系列測(cè)量光幕由發(fā)光器和接收器組成，發(fā)光器發(fā)出的紅外光直射到接收器，形成光幕系統(tǒng)。放置在發(fā)光器和接收器之間的目標(biāo)物體將會(huì)阻擋一部分光線使其不能射到相應(yīng)的接收器器件。MYD系列測(cè)量光幕使用同步掃描來(lái)識(shí)別被擋的通道。首先一個(gè)發(fā)光器通道發(fā)出光脈沖而對(duì)應(yīng)的接收器同時(shí)來(lái)尋找該脈沖，當(dāng)找到后即完成一個(gè)通道的掃描，接著轉(zhuǎn)向下一個(gè)通道，直到所有的掃描都完成。當(dāng)一個(gè)周期掃描完成后，系統(tǒng)記錄哪些通道通光，哪些通道被遮擋，根據(jù)系統(tǒng)定義輸出一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)可以的模擬量信號(hào)，也可以是開關(guān)量信號(hào)。有了這些信號(hào)就可以判定被測(cè)物體的長(zhǎng)度尺寸、寬度尺寸、高度尺寸，度主要取決于測(cè)量光幕的光軸間距和物體的規(guī)則狀況，有了長(zhǎng)寬高數(shù)據(jù)就可以自動(dòng)計(jì)算出體積數(shù)據(jù)，在上位機(jī)控制下可以對(duì)這些數(shù)據(jù)做下一步的處理應(yīng)用，達(dá)到合格檢驗(yàn)、測(cè)量、計(jì)費(fèi)、分揀等目的。
 

關(guān)注本網(wǎng)官方微信 隨時(shí)閱讀專業(yè)資訊