作者:   發布時間:2014/5/4 9:23:46   瀏覽次數:2748

光電傳感器在自動化生產線與機場物流行業的應用

光電傳感器在自動化生產線的應用
光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件，首先把被測量的變化轉變為信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件3部分組成。光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優點，而且可測參數多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣，體積小。近年來，隨著光電技術的發展，光電傳感器已成為系列產品，其品種及產量日益增加，用戶可根據需要選用各種規格產品，在各種輕工自動機上獲得廣泛的應用。

1 光電式帶材跑偏檢測器

帶材跑偏檢測器用來檢測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，主要用于印染、送紙、膠片、磁帶生產過程中。

光電式帶材跑偏檢測器原理如圖1所示。光源發出的光線經過透鏡1會聚為行光束，投向透鏡2，隨后被會聚到光敏電阻上。在平行光束到達透鏡2的途中，有部分光線受到被測帶材的遮擋，使傳到光敏電阻的光通量減少。

帶材跑偏檢測器工作原理

圖1 帶材跑偏檢測器工作原理

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

帶材跑偏檢測器測量電路

圖2 帶材跑偏檢測器測量電路

2 包裝充填物高度檢測

用容積法計量包裝的成品，除了對重量有一定誤差范圍要求外，一般還對充填高度有一定的要求，以保證商品的外觀質量，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技術控制充填高度的原理。當充填高度h偏差太大時，光電接頭沒有電信號，即由執行機構將包裝物品推出進行處理。

利用光電檢測技術控制充填高度

圖3 利用光電檢測技術控制充填高度

3 光電色質檢測

圖4為包裝物料的光電色質檢測原理。若包裝物品規定底色為白色，因質量不佳，有的出現泛黃，在產品包裝前先由光電檢測色質，物品泛黃時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檢測原理

圖4 包裝物料的光電色質檢測原理

4 彩塑包裝制袋塑料薄膜位置控制

圖5為包裝機塑料薄膜位置控制系統原理。成卷的塑料薄膜上印有商標和文字，并有定位色標。包裝時要求商標及文字定位準確，不得將圖案在中間切斷。薄膜上商標的位置由光電系統檢測，并經放大后去控制電磁離合器。薄膜上色標（ 不透光的一小塊面積，一般為黑色）未到達定位色標位置時，光電系統因投光器的光線能透過薄膜而使電磁離合器有電而吸合，薄膜得以繼續運動，薄膜上的色標到達定位色標位置時，因投光器的光線被色標擋住而發出到位的信號，此信號經光電變換、放大后，使電磁離合器斷電脫開，薄膜就準確地停在該位置，待切斷后再繼續運動。

薄膜位置控制系統示意圖

圖5 薄膜位置控制系統示意圖

當薄膜上的色標未到達光電管時，光電繼電器線圈無電流通過，伺服電機轉動，帶動薄膜繼續前進。當色標到達光電管位置時，光電繼電器線圈有電流，伺服電機立即停轉，因而薄膜就停在那一個位置。當切斷動作完成后，又使伺服電機繼續轉動。如圖6所示。

光電傳感器在自動化生產線與機場物流行業的應用
光電傳感器在機場物流行業的應用

　　隨著國內航空運輸業的持續快速發展，機場物流項目逐漸增多，技術水平不斷提高。民航總局預計，”十一五”期間，中國內地航空運輸將有14%的增長，機場建設投資將達到1400億元人民幣，這無疑為機場物流相關領域的發展提供了巨大的市場空間。明確到2010年底，約需投資4萬億元以加快建設進度，09年民航固定資產投資總規模將達800億至1000億元，較上年增長33%以上。

　　機場物流系統主要包括三大類：機場行李處理系統、航空貨運處理系統、航空配餐處理系統。在此主要分析傳感器在行李與貨運處理系統的應用情況。行李處理系統英文名稱為BHS（Baggage Handling System)，是在民航機場的航站樓內為旅客輸送和處理托運行李的系統，是旅客航站樓內物流地位最重要、占據建筑空間最大、以及系統性最強的機械化物流輸送系統，在如此龐大復雜的系統中，利用現代傳感器檢測處理行李貨物，不僅提高了效率，而且可以降低錯誤發生率，傳感器的應用在各類尤其是大型民航機場航站樓建設和運營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場行李處理系統幾個典型的應用：

　　工作站分揀測量：

　　機場倉庫出口點與進口貨物的DC點不同，早上入庫的貨物在當天下午就可能要出庫，基本上屬于“通過型”物流運作，所以平面庫的設施需實現更加流暢的作業。其中貨架通常有不同的尺寸規格，因此貨物在放入哪一貨架前通常需要按照貨物大小進行分類，測量光幕可以協助實現分類的自動化以及貨物體積的測量。

　　威格勒EZ-ARRAY 兩片式測量光幕安裝于機場的物流工作站上，測量所經過光幕掃描區域貨物的大小，光幕的高度可以從143mm到1.8m，檢測范圍400mm~4m，光束間距為19.1mm，檢測距離為0.9m到15m；其直接工作方式時的掃描時間范圍在2.8ms到26.5ms之間。無需特別控制器，MINI-ARRAY測量光幕可迅速快捷的???量于貨物的大小，后臺PCL系統根據光幕檢測的數據從而進行分類分揀貨物。當處理貨物的種類繁雜，規格尺寸千差萬別，從一個小的快件到一個大型的1 3．6噸的集裝單元處理箱，從一個電子產品到一輛豪華轎車，從一件服裝到一箱軍火******，這些都是貨運處理工作站須考慮到的問題，測量光幕可有效的幫助處理這些問題。

　　物流輸送帶到位檢測應用：

　　在行李處理系統內部，按照處理行李的類別分為：（1）離港行李處理系統：處理出港旅客的交運行李（2）進港行李處理系統：處理進港旅客的交運行李，相對于離港行李處理系統較為簡單。當貨物出貨或者進貨的時候，必須準時、準確、準量、合理而有效，通過對流水線的單向化向混流化的改造和自動化管理，物流輸送帶系統成為行李處理運輸的紐帶，下面兩張實物圖介紹利用威格勒的光電傳感器Q45，對所經的貨物進行計數處理，達到自動化輸送管理。

　　安裝于輸送帶上的威格勒Q45光電傳感器，對所經貨物進行計數，配備了光電傳感器的自動化輸送帶，使物流處理過程實現了自動化，這樣不僅提高了作業質量，在確保安全作業的同時，也兼顧了工作效率的提升，還削減了人工費用。

　　在輸送帶首尾端Q45光電傳感器不計具有計數的功能，還有節能的作用，當輸送帶上沒有行李貨物的時候，該光電傳感器感測到這種狀態后反饋給后臺的PCL系統，由PCL系統控制輸送帶的運行，達到節能的功效。

　　辦票口行李到位檢測：

　　行李在進出機場物流系統的開始，需要進行安全檢查，目前大多數機場都采用X射線安全檢查設備進行行李安檢，而傳感器就被應用在該設備中，進行行李到位檢測應用。

　　某一機場辦票口在旅客行李進站安檢的時候使用的X射線安全檢查設備。兩只小孔分別開設于在X射線安全檢查設備兩側，在小孔后面裝有威格勒的QS18光電傳感器，對面兩只小孔各裝有反射板，當行李放置于機器的履帶上時，QS18光電傳感器檢測到行李，然后發出信號，后臺啟動傳動裝置，行李開始被輸送進機器安全檢測。利用QS18光電傳感器達到半自動化節能輸送處理，節省能源，提高工作效率。

　　以上分別介紹了在機場物流系統中，三個環節的傳感器應用，其實，不僅僅是此三個環節，在登機橋地面檢測，立體倉庫貨物堆放、貨物突出、貨架監視，行李上架定位，堆垛車定位，貨物信息讀取等環節，都可處處見到傳感器的應用，以上簡單的介紹了威格勒傳感器在機場物流系統中的應用，供讀者以此借鑒。

光電傳感器在自動化生產線與機場物流行業的應用