測量光幕的應(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，光電傳感器發(fā)射光線，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過時，根據(jù)檢測模式的不同，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)信號輸出，實(shí)現(xiàn)檢測功能。

  測量光幕傳感器是一種特殊的光電傳感器，與普通的對射式光電傳感器一樣，包含相互分離且相對放置的發(fā)射器和收光器兩部分，但其外形尺寸較大，為長管狀。測量光幕發(fā)射器產(chǎn)生的檢測光線并非如普通傳感器般只有一束，而是沿長度方向定間距生成光線陣列，形成一個“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)控和測量物體外形尺寸的功能。

  測量光幕系統(tǒng)要正常工作需配備一個控制器，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，并由收光器對應(yīng)一一接收。

交叉掃描模式在平行掃描光線間交錯排列有傾斜光線。*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，從而完成整個掃描過程。采用交叉掃描模式可提高光學(xué)分辨率，在檢測區(qū)域中間1/3部分的精度zui高，zui小檢測物體尺寸可縮小為直線掃描時的2/3。

2.2光幕檢測分析模式

光幕檢測分析模式有多種設(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，阻擋光線，通過控制器識別被阻擋的首束光線的編號，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，控制器識別透射光線，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方向尺寸。

3分級設(shè)備的設(shè)計(jì)

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

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

3.1測量光幕分級裝置

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，其級差要求越小，以前述物流物品、包裹為例，其相近級別一般只相差10～20mm。因此，適用于物流物品、包裹分級的測量光幕要求是大尺寸、高精度。

 設(shè)備采用的高精度測量光幕，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”）。采用直線掃描時檢測物體zui小尺寸為10mm，而交叉掃描時檢測物體尺寸可小至5mm，可實(shí)現(xiàn)級差為5～10mm的辨別，因此對于大多數(shù)的物流物品、包裹分級均適用。

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隊(duì)列，由輸送帶帶動依次行進(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。

測量光幕的發(fā)射器和收光器對應(yīng)布置于輸送帶兩側(cè)，1號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號光線，控制器只需要采集zui后阻擋光線號數(shù)即可分析檢測數(shù)據(jù)，計(jì)算出物流物品、包裹截面被測方向的尺寸。

物流物品、包裹在平帶輸送過程中實(shí)現(xiàn)辨別測量，既無額外的機(jī)械式作用，也無落差碰撞等運(yùn)動，可根本杜絕分級過程傷果現(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，以便掃描光線對射。

由于測量光幕的發(fā)射器和收光器裝置在輸送帶的兩側(cè)，其光線對射有一定的距離，這一距離應(yīng)處于傳感器允許的檢測距離范圍內(nèi)，因此輸送帶的寬度設(shè)計(jì)有一定的限制。測量光幕的應(yīng)用環(huán)境將影響其長期工作的可靠性，當(dāng)傳感器處于zui大檢測距離狀態(tài)時，因?yàn)楣鈱W(xué)透鏡會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確定*檢測距離。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代表啟動放大器所需的zui小能量；過量增益為10時，代表收光器接收的光能量是啟動放大器所需能量的10倍。每一型號的光電傳感器都有一個相應(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大的可靠檢測距離。

對于一些不規(guī)則的物流物品、包裹，在進(jìn)入測量光幕區(qū)時，邊角同樣會觸發(fā)光電信號，導(dǎo)致測量值不準(zhǔn)確。為此，針對這類物流物品、包裹，必須在進(jìn)入測量光幕區(qū)前加以整理，使每一個體均處于相同的有利于測量的狀態(tài)運(yùn)行。以包裝箱檢測為例，于測量區(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，因此通過測量光幕時避免了邊角傾斜的干擾，測量值均為同一部位相同方向的尺寸，使檢測更為準(zhǔn)確可靠。

3.2整理排列裝置

整理排列裝置處于測量光幕分級裝置之前，其作用是將雜亂無章的物流物品、包裹整理成整齊的單個列隊(duì)，使物流物品、包裹以一定的間距依次進(jìn)入測量光幕區(qū)，這對確保測量非常重要。對于不同的物流物品、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)動來達(dá)到目的，例如水平或傾斜布置的輸送帶、梳理擋板、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)緊接測量光幕安裝，接受測量信號而動作。被檢物流物品、包裹通過測量光幕時，觸發(fā)光電信號，經(jīng)控制器計(jì)算數(shù)值，與設(shè)定分級尺寸比較后發(fā)出指令，驅(qū)動選別機(jī)構(gòu)動作，將物流物品、包裹送入合適的級別行列。

4結(jié)語

綜上所述，應(yīng)用測量光幕技術(shù)的物流物品、包裹分級設(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)械分級易造成傷果現(xiàn)象的發(fā)生，又能實(shí)現(xiàn)高速動態(tài)的測量和選別。

  圖例只配置一套測量光幕，檢測物體的一維尺寸。作為設(shè)計(jì)選擇，可配置三套測量光幕，通過合理的組裝，實(shí)現(xiàn)對物體三維尺寸的采集和運(yùn)算，但須考慮其必要性，否則只會加重系統(tǒng)的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，因而降低工作效率。對于大多數(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)入測量區(qū)，因此，只需檢測其一維尺寸即可達(dá)到理想的分級效果。

 

MYD測量光幕傳感器測量檢測物體長寬高及體積測量：

 高精度的MYD系列測量光幕專業(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和測量，比如物體的長、寬、高、及體積等測量，同時輸出簡單、實(shí)用的報表記錄和查詢記錄。
*MYD系列測量光幕測體積及長、寬、高尺寸方式主要有：
1、在勻速輸送帶商測量：需要兩套測量光幕測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套測量光幕測量物體的長度、寬度、和高度，從而計(jì)算出物體的體積；
3、靜止平臺上：分別需要3套測量光幕測量物體的長度、寬度和高度，計(jì)算出物體的體積。

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

 

*工作原理：
MYD系列測量光幕由發(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系列測量光幕使用同步掃描來識別被擋的通道。首先一個發(fā)光器通道發(fā)出光脈沖而對應(yīng)的接收器同時來尋找該脈沖，當(dāng)找到后即完成一個通道的掃描，接著轉(zhuǎn)向下一個通道，直到所有的掃描都完成。當(dāng)一個周期掃描完成后，系統(tǒng)記錄哪些通道通光，哪些通道被遮擋，根據(jù)系統(tǒng)定義輸出一個信號，該信號可以的模擬量信號，也可以是開關(guān)量信號。有了這些信號就可以判定被測物體的長度尺寸、寬度尺寸、高度尺寸，度主要取決于測量光幕的光軸間距和物體的規(guī)則狀況，有了長寬高數(shù)據(jù)就可以自動計(jì)算出體積數(shù)據(jù)，在上位機(jī)控制下可以對這些數(shù)據(jù)做下一步的處理應(yīng)用，達(dá)到合格檢驗(yàn)、測量、計(jì)費(fèi)、分揀等目的。