光电传感器在自动化生产线与机场物流行业的应用

作者:   发布时间:2014/5/4 9:23:46   浏览次数:2724

光电传感器在自动化生产线与机场物流行业的应用

光电传感器在自动化生产线的应用
光电传感器是采用光电元件作为检测元件，首先把被测量的变化转变为信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件3部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小。近年来，随着光电技术的发展，光电传感器已成为系列产品，其品种及产量日益增加，用户可根据需要选用各种规格产品，在各种轻工自动机上获得广泛的应用。

1 光电式带材跑偏检测器

带材跑偏检测器用来检测带型材料在加工中偏离正确位置的大小及方向，从而为纠偏控制电路提供纠偏信号，主要用于印染、送纸、胶片、磁带生产过程中。

光电式带材跑偏检测器原理如图1所示。光源发出的光线经过透镜1会聚为行光束，投向透镜2，随后被会聚到光敏电阻上。在平行光束到达透镜2的途中，有部分光线受到被测带材的遮挡，使传到光敏电阻的光通量减少。

带材跑偏检测器工作原理

图1 带材跑偏检测器工作原理

图2为测量电路简图。R1、R2是同型号的光敏电阻。R1作为测量元件装在带材下方，R2用遮光罩罩住，起温度补偿作用。当带材处于正确位置（ 中间位）时，由R1、R2、R3、R4组成的电桥平衡，使放大器输出电压U0为0。当带材左偏时，遮光面积减少，光敏电阻R1阻值减少，电桥失去平衡。差动放大器将这一不平衡电压加以放大，输出电压为负值，它反映了带材跑偏的方向及大小。反之，当带材右偏时，U0为正值。输出信号U0一方面由显示器显示出来，另一方面被送到执行机构，为纠偏控制系统提供纠偏信号。

带材跑偏检测器测量电路

图2 带材跑偏检测器测量电路

2 包装充填物高度检测

用容积法计量包装的成品，除了对重量有一定误差范围要求外，一般还对充填高度有一定的要求，以保证商品的外观质量，不符合充填高度的成品将不许出厂。图3所示为借助光电检测技术控制充填高度的原理。当充填高度h偏差太大时，光电接头没有电信号，即由执行机构将包装物品推出进行处理。

利用光电检测技术控制充填高度

图3 利用光电检测技术控制充填高度

3 光电色质检测

图4为包装物料的光电色质检测原理。若包装物品规定底色为白色，因质量不佳，有的出现泛黄，在产品包装前先由光电检测色质，物品泛黄时就有比较电压差输出，接通电磁阀，由压缩空气将泛黄物品吹出。

包装物料的光电色质检测原理

图4 包装物料的光电色质检测原理

4 彩塑包装制袋塑料薄膜位置控制

图5为包装机塑料薄膜位置控制系统原理。成卷的塑料薄膜上印有商标和文字，并有定位色标。包装时要求商标及文字定位准确，不得将图案在中间切断。薄膜上商标的位置由光电系统检测，并经放大后去控制电磁离合器。薄膜上色标（ 不透光的一小块面积，一般为黑色）未到达定位色标位置时，光电系统因投光器的光线能透过薄膜而使电磁离合器有电而吸合，薄膜得以继续运动，薄膜上的色标到达定位色标位置时，因投光器的光线被色标挡住而发出到位的信号，此信号经光电变换、放大后，使电磁离合器断电脱开，薄膜就准确地停在该位置，待切断后再继续运动。

薄膜位置控制系统示意图

图5 薄膜位置控制系统示意图

当薄膜上的色标未到达光电管时，光电继电器线圈无电流通过，伺服电机转动，带动薄膜继续前进。当色标到达光电管位置时，光电继电器线圈有电流，伺服电机立即停转，因而薄膜就停在那一个位置。当切断动作完成后，又使伺服电机继续转动。如图6所示。

光电传感器在自动化生产线与机场物流行业的应用
光电传感器在机场物流行业的应用

　　随着国内航空运输业的持续快速发展，机场物流项目逐渐增多，技术水平不断提高。民航总局预计，”十一五”期间，中国内地航空运输将有14%的增长，机场建设投资将达到1400亿元人民币，这无疑为机场物流相关领域的发展提供了巨大的市场空间。明确到2010年底，约需投资4万亿元以加快建设进度，09年民航固定资产投资总规模将达800亿至1000亿元，较上年增长33%以上。

　　机场物流系统主要包括三大类：机场行李处理系统、航空货运处理系统、航空配餐处理系统。在此主要分析传感器在行李与货运处理系统的应用情况。行李处理系统英文名称为BHS（Baggage Handling System)，是在民航机场的航站楼内为旅客输送和处理托运行李的系统，是旅客航站楼内物流地位最重要、占据建筑空间最大、以及系统性最强的机械化物流输送系统，在如此庞大复杂的系统中，利用现代传感器检测处理行李货物，不仅提高了效率，而且可以降低错误发生率，传感器的应用在各类尤其是大型民航机场航站楼建设和运营管理中起着重要的作用。

　　以下以威格勒传感器为例分别介绍传感器在机场行李处理系统几个典型的应用：

　　工作站分拣测量：

　　机场仓库出口点与进口货物的DC点不同，早上入库的货物在当天下午就可能要出库，基本上属于“通过型”物流运作，所以平面库的设施需实现更加流畅的作业。其中货架通常有不同的尺寸规格，因此货物在放入哪一货架前通常需要按照货物大小进行分类，测量光幕可以协助实现分类的自动化以及货物体积的测量。

　　威格勒EZ-ARRAY 两片式测量光幕安装于机场的物流工作站上，测量所经过光幕扫描区域货物的大小，光幕的高度可以从143mm到1.8m，检测范围400mm~4m，光束间距为19.1mm，检测距离为0.9m到15m；其直接工作方式时的扫描时间范围在2.8ms到26.5ms之间。无需特别控制器，MINI-ARRAY测量光幕可迅速快捷的���量于货物的大小，后台PCL系统根据光幕检测的数据从而进行分类分拣货物。当处理货物的种类繁杂，规格尺寸千差万别，从一个小的快件到一个大型的1 3．6吨的集装单元处理箱，从一个电子产品到一辆豪华轿车，从一件服装到一箱军火******，这些都是货运处理工作站须考虑到的问题，测量光幕可有效的帮助处理这些问题。

　　物流输送带到位检测应用：

　　在行李处理系统内部，按照处理行李的类别分为：（1）离港行李处理系统：处理出港旅客的交运行李（2）进港行李处理系统：处理进港旅客的交运行李，相对于离港行李处理系统较为简单。当货物出货或者进货的时候，必须准时、准确、准量、合理而有效，通过对流水线的单向化向混流化的改造和自动化管理，物流输送带系统成为行李处理运输的纽带，下面两张实物图介绍利用威格勒的光电传感器Q45，对所经的货物进行计数处理，达到自动化输送管理。

　　安装于输送带上的威格勒Q45光电传感器，对所经货物进行计数，配备了光电传感器的自动化输送带，使物流处理过程实现了自动化，这样不仅提高了作业质量，在确保安全作业的同时，也兼顾了工作效率的提升，还削减了人工费用。

　　在输送带首尾端Q45光电传感器不计具有计数的功能，还有节能的作用，当输送带上没有行李货物的时候，该光电传感器感测到这种状态后反馈给后台的PCL系统，由PCL系统控制输送带的运行，达到节能的功效。

　　办票口行李到位检测：

　　行李在进出机场物流系统的开始，需要进行安全检查，目前大多数机场都采用X射线安全检查设备进行行李安检，而传感器就被应用在该设备中，进行行李到位检测应用。

　　某一机场办票口在旅客行李进站安检的时候使用的X射线安全检查设备。两只小孔分别开设于在X射线安全检查设备两侧，在小孔后面装有威格勒的QS18光电传感器，对面两只小孔各装有反射板，当行李放置于机器的履带上时，QS18光电传感器检测到行李，然后发出信号，后台启动传动装置，行李开始被输送进机器安全检测。利用QS18光电传感器达到半自动化节能输送处理，节省能源，提高工作效率。

　　以上分别介绍了在机场物流系统中，三个环节的传感器应用，其实，不仅仅是此三个环节，在登机桥地面检测，立体仓库货物堆放、货物突出、货架监视，行李上架定位，堆垛车定位，货物信息读取等环节，都可处处见到传感器的应用，以上简单的介绍了威格勒传感器在机场物流系统中的应用，供读者以此借鉴。

光电传感器在自动化生产线与机场物流行业的应用