作者:   發(fā)布時(shí)間:2014/5/4 9:23:46   瀏覽次數(shù):2485

光電傳感器在自動(dòng)化生產(chǎn)線與機(jī)場(chǎng)物流行業(yè)的應(yīng)用

光電傳感器在自動(dòng)化生產(chǎn)線的應(yīng)用
光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件，首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件3部分組成。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，體積小。近年來(lái)，隨著光電技術(shù)的發(fā)展，光電傳感器已成為系列產(chǎn)品，其品種及產(chǎn)量日益增加，用戶(hù)可根據(jù)需要選用各種規(guī)格產(chǎn)品，在各種輕工自動(dòng)機(jī)上獲得廣泛的應(yīng)用。

1 光電式帶材跑偏檢測(cè)器

帶材跑偏檢測(cè)器用來(lái)檢測(cè)帶型材料在加工中偏離正確位置的大小及方向，從而為糾偏控制電路提供糾偏信號(hào)，主要用于印染、送紙、膠片、磁帶生產(chǎn)過(guò)程中。

光電式帶材跑偏檢測(cè)器原理如圖1所示。光源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)透鏡1會(huì)聚為行光束，投向透鏡2，隨后被會(huì)聚到光敏電阻上。在平行光束到達(dá)透鏡2的途中，有部分光線受到被測(cè)帶材的遮擋，使傳到光敏電阻的光通量減少。

帶材跑偏檢測(cè)器工作原理

圖1 帶材跑偏檢測(cè)器工作原理

圖2為測(cè)量電路簡(jiǎn)圖。R1、R2是同型號(hào)的光敏電阻。R1作為測(cè)量元件裝在帶材下方，R2用遮光罩罩住，起溫度補(bǔ)償作用。當(dāng)帶材處于正確位置（ 中間位）時(shí)，由R1、R2、R3、R4組成的電橋平衡，使放大器輸出電壓U0為0。當(dāng)帶材左偏時(shí)，遮光面積減少，光敏電阻R1阻值減少，電橋失去平衡。差動(dòng)放大器將這一不平衡電壓加以放大，輸出電壓為負(fù)值，它反映了帶材跑偏的方向及大小。反之，當(dāng)帶材右偏時(shí)，U0為正值。輸出信號(hào)U0一方面由顯示器顯示出來(lái)，另一方面被送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為糾偏控制系統(tǒng)提供糾偏信號(hào)。

帶材跑偏檢測(cè)器測(cè)量電路

圖2 帶材跑偏檢測(cè)器測(cè)量電路

2 包裝充填物高度檢測(cè)

用容積法計(jì)量包裝的成品，除了對(duì)重量有一定誤差范圍要求外，一般還對(duì)充填高度有一定的要求，以保證商品的外觀質(zhì)量，不符合充填高度的成品將不許出廠。圖3所示為借助光電檢測(cè)技術(shù)控制充填高度的原理。當(dāng)充填高度h偏差太大時(shí)，光電接頭沒(méi)有電信號(hào)，即由執(zhí)行機(jī)構(gòu)將包裝物品推出進(jìn)行處理。

利用光電檢測(cè)技術(shù)控制充填高度

圖3 利用光電檢測(cè)技術(shù)控制充填高度

3 光電色質(zhì)檢測(cè)

圖4為包裝物料的光電色質(zhì)檢測(cè)原理。若包裝物品規(guī)定底色為白色，因質(zhì)量不佳，有的出現(xiàn)泛黃，在產(chǎn)品包裝前先由光電檢測(cè)色質(zhì)，物品泛黃時(shí)就有比較電壓差輸出，接通電磁閥，由壓縮空氣將泛黃物品吹出。

包裝物料的光電色質(zhì)檢測(cè)原理

圖4 包裝物料的光電色質(zhì)檢測(cè)原理

4 彩塑包裝制袋塑料薄膜位置控制

圖5為包裝機(jī)塑料薄膜位置控制系統(tǒng)原理。成卷的塑料薄膜上印有商標(biāo)和文字，并有定位色標(biāo)。包裝時(shí)要求商標(biāo)及文字定位準(zhǔn)確，不得將圖案在中間切斷。薄膜上商標(biāo)的位置由光電系統(tǒng)檢測(cè)，并經(jīng)放大后去控制電磁離合器。薄膜上色標(biāo)（ 不透光的一小塊面積，一般為黑色）未到達(dá)定位色標(biāo)位置時(shí)，光電系統(tǒng)因投光器的光線能透過(guò)薄膜而使電磁離合器有電而吸合，薄膜得以繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，薄膜上的色標(biāo)到達(dá)定位色標(biāo)位置時(shí)，因投光器的光線被色標(biāo)擋住而發(fā)出到位的信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)光電變換、放大后，使電磁離合器斷電脫開(kāi)，薄膜就準(zhǔn)確地停在該位置，待切斷后再繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。

薄膜位置控制系統(tǒng)示意圖

圖5 薄膜位置控制系統(tǒng)示意圖

當(dāng)薄膜上的色標(biāo)未到達(dá)光電管時(shí)，光電繼電器線圈無(wú)電流通過(guò)，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)薄膜繼續(xù)前進(jìn)。當(dāng)色標(biāo)到達(dá)光電管位置時(shí)，光電繼電器線圈有電流，伺服電機(jī)立即停轉(zhuǎn)，因而薄膜就停在那一個(gè)位置。當(dāng)切斷動(dòng)作完成后，又使伺服電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖6所示。

光電傳感器在自動(dòng)化生產(chǎn)線與機(jī)場(chǎng)物流行業(yè)的應(yīng)用
光電傳感器在機(jī)場(chǎng)物流行業(yè)的應(yīng)用

　　隨著國(guó)內(nèi)航空運(yùn)輸業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，機(jī)場(chǎng)物流項(xiàng)目逐漸增多，技術(shù)水平不斷提高。民航總局預(yù)計(jì)，”十一五”期間，中國(guó)內(nèi)地航空運(yùn)輸將有14%的增長(zhǎng)，機(jī)場(chǎng)建設(shè)投資將達(dá)到1400億元人民幣，這無(wú)疑為機(jī)場(chǎng)物流相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供了巨大的市場(chǎng)空間。明確到2010年底，約需投資4萬(wàn)億元以加快建設(shè)進(jìn)度，09年民航固定資產(chǎn)投資總規(guī)模將達(dá)800億至1000億元，較上年增長(zhǎng)33%以上。

　　機(jī)場(chǎng)物流系統(tǒng)主要包括三大類(lèi)：機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)、航空貨運(yùn)處理系統(tǒng)、航空配餐處理系統(tǒng)。在此主要分析傳感器在行李與貨運(yùn)處理系統(tǒng)的應(yīng)用情況。行李處理系統(tǒng)英文名稱(chēng)為BHS（Baggage Handling System)，是在民航機(jī)場(chǎng)的航站樓內(nèi)為旅客輸送和處理托運(yùn)行李的系統(tǒng)，是旅客航站樓內(nèi)物流地位最重要、占據(jù)建筑空間最大、以及系統(tǒng)性最強(qiáng)的機(jī)械化物流輸送系統(tǒng)，在如此龐大復(fù)雜的系統(tǒng)中，利用現(xiàn)代傳感器檢測(cè)處理行李貨物，不僅提高了效率，而且可以降低錯(cuò)誤發(fā)生率，傳感器的應(yīng)用在各類(lèi)尤其是大型民航機(jī)場(chǎng)航站樓建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理中起著重要的作用。

　　以下以威格勒傳感器為例分別介紹傳感器在機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)幾個(gè)典型的應(yīng)用：

　　工作站分揀測(cè)量：

　　機(jī)場(chǎng)倉(cāng)庫(kù)出口點(diǎn)與進(jìn)口貨物的DC點(diǎn)不同，早上入庫(kù)的貨物在當(dāng)天下午就可能要出庫(kù)，基本上屬于“通過(guò)型”物流運(yùn)作，所以平面庫(kù)的設(shè)施需實(shí)現(xiàn)更加流暢的作業(yè)。其中貨架通常有不同的尺寸規(guī)格，因此貨物在放入哪一貨架前通常需要按照貨物大小進(jìn)行分類(lèi)，測(cè)量光幕可以協(xié)助實(shí)現(xiàn)分類(lèi)的自動(dòng)化以及貨物體積的測(cè)量。

　　威格勒EZ-ARRAY 兩片式測(cè)量光幕安裝于機(jī)場(chǎng)的物流工作站上，測(cè)量所經(jīng)過(guò)光幕掃描區(qū)域貨物的大小，光幕的高度可以從143mm到1.8m，檢測(cè)范圍400mm~4m，光束間距為19.1mm，檢測(cè)距離為0.9m到15m；其直接工作方式時(shí)的掃描時(shí)間范圍在2.8ms到26.5ms之間。無(wú)需特別控制器，MINI-ARRAY測(cè)量光幕可迅速快捷的???量于貨物的大小，后臺(tái)PCL系統(tǒng)根據(jù)光幕檢測(cè)的數(shù)據(jù)從而進(jìn)行分類(lèi)分揀貨物。當(dāng)處理貨物的種類(lèi)繁雜，規(guī)格尺寸千差萬(wàn)別，從一個(gè)小的快件到一個(gè)大型的1 3．6噸的集裝單元處理箱，從一個(gè)電子產(chǎn)品到一輛豪華轎車(chē)，從一件服裝到一箱軍火******，這些都是貨運(yùn)處理工作站須考慮到的問(wèn)題，測(cè)量光幕可有效的幫助處理這些問(wèn)題。

　　物流輸送帶到位檢測(cè)應(yīng)用：

　　在行李處理系統(tǒng)內(nèi)部，按照處理行李的類(lèi)別分為：（1）離港行李處理系統(tǒng)：處理出港旅客的交運(yùn)行李（2）進(jìn)港行李處理系統(tǒng)：處理進(jìn)港旅客的交運(yùn)行李，相對(duì)于離港行李處理系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單。當(dāng)貨物出貨或者進(jìn)貨的時(shí)候，必須準(zhǔn)時(shí)、準(zhǔn)確、準(zhǔn)量、合理而有效，通過(guò)對(duì)流水線的單向化向混流化的改造和自動(dòng)化管理，物流輸送帶系統(tǒng)成為行李處理運(yùn)輸?shù)募~帶，下面兩張實(shí)物圖介紹利用威格勒的光電傳感器Q45，對(duì)所經(jīng)的貨物進(jìn)行計(jì)數(shù)處理，達(dá)到自動(dòng)化輸送管理。

　　安裝于輸送帶上的威格勒Q45光電傳感器，對(duì)所經(jīng)貨物進(jìn)行計(jì)數(shù)，配備了光電傳感器的自動(dòng)化輸送帶，使物流處理過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，這樣不僅提高了作業(yè)質(zhì)量，在確保安全作業(yè)的同時(shí)，也兼顧了工作效率的提升，還削減了人工費(fèi)用。

　　在輸送帶首尾端Q45光電傳感器不計(jì)具有計(jì)數(shù)的功能，還有節(jié)能的作用，當(dāng)輸送帶上沒(méi)有行李貨物的時(shí)候，該光電傳感器感測(cè)到這種狀態(tài)后反饋給后臺(tái)的PCL系統(tǒng)，由PCL系統(tǒng)控制輸送帶的運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的功效。

　　辦票口行李到位檢測(cè)：

　　行李在進(jìn)出機(jī)場(chǎng)物流系統(tǒng)的開(kāi)始，需要進(jìn)行安全檢查，目前大多數(shù)機(jī)場(chǎng)都采用X射線安全檢查設(shè)備進(jìn)行行李安檢，而傳感器就被應(yīng)用在該設(shè)備中，進(jìn)行行李到位檢測(cè)應(yīng)用。

　　某一機(jī)場(chǎng)辦票口在旅客行李進(jìn)站安檢的時(shí)候使用的X射線安全檢查設(shè)備。兩只小孔分別開(kāi)設(shè)于在X射線安全檢查設(shè)備兩側(cè)，在小孔后面裝有威格勒的QS18光電傳感器，對(duì)面兩只小孔各裝有反射板，當(dāng)行李放置于機(jī)器的履帶上時(shí)，QS18光電傳感器檢測(cè)到行李，然后發(fā)出信號(hào)，后臺(tái)啟動(dòng)傳動(dòng)裝置，行李開(kāi)始被輸送進(jìn)機(jī)器安全檢測(cè)。利用QS18光電傳感器達(dá)到半自動(dòng)化節(jié)能輸送處理，節(jié)省能源，提高工作效率。

　　以上分別介紹了在機(jī)場(chǎng)物流系統(tǒng)中，三個(gè)環(huán)節(jié)的傳感器應(yīng)用，其實(shí)，不僅僅是此三個(gè)環(huán)節(jié)，在登機(jī)橋地面檢測(cè)，立體倉(cāng)庫(kù)貨物堆放、貨物突出、貨架監(jiān)視，行李上架定位，堆垛車(chē)定位，貨物信息讀取等環(huán)節(jié)，都可處處見(jiàn)到傳感器的應(yīng)用，以上簡(jiǎn)單的介紹了威格勒傳感器在機(jī)場(chǎng)物流系統(tǒng)中的應(yīng)用，供讀者以此借鑒。

光電傳感器在自動(dòng)化生產(chǎn)線與機(jī)場(chǎng)物流行業(yè)的應(yīng)用