自动化生产线上光电传感器的应用研究

自动化生产线上光电传感器的应用研究

石磊

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摘要：目前，自动化生产线的分拣系统普遍将可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）作为核心器件，利用传感器对物料进行特征分类，最后依靠汽缸或机械手完成分拣工作]。随着科技发展和产业升级，工业机器人以高效率、高质量、低成本等优势逐步替代了人力劳动成为生产线上常用的执行设备；图像识别技术能够精准且快速地识别目标，这些技术为分拣系统的自动化和智能化提供了保障。

关键词：光电传感器;自动化生产线;应用;

引言

随着我国光电技术发展的逐渐成熟，光电传感器在自动控制领域得到了广泛的运用。一方面光电传感器可以直接检测自动控制系统中与光信号有关的物理量（光照度、辐射度、光强等），另一方面，其可以通过检测信号的变化来间接检测正在发生变化的物理量，例如物体表面粗糙度、微应变、微流动性等。在实际应用过程中可以发现，光电传感器比其他传感器响应更快，加长了检测距离的同时提高了测试精度，其还可以检测物体的颜色且不与被测物体直接接触，可以说光电传感器是一种现代化的无损自动检测技术。

1光电传感器的基本原理

光电传感器通常由光发射机、光学元件和信号转换电路组成。当传感器正常工作时，光发射机以各类方式发出包含信息的光信号，光学元件接收后会通过光过滤将光信号转换为弱电信号，再由信号转换器根据不同现实需要将弱点信号进行整理和放大以实现信息的传递、运输和转换。光电传感器相比其他传感器而言具有结构简单、响应快、抗干扰、精度高、可靠性高等优势。

2光电传感器的分类

目前，国内市场上有多种类型的光源传感器，根据发出的光源、光源、采集源和光源部件的类型，可分为四类:花键传感器、光度光源传感器和漫反射光源传感器。在这种情况下，花键和光能传递传感器的重症监护室在我们的行业中相对普遍，而光敏传感器和漫射光传感器通常用于较大的公司，但不用于较小的公司。

3光电传感器的特点

3.1漫反射式光电传感器

漫反射式光电传感器是一种将发射器、接收器和信号转换电路集于一体的光电传感器。其工作原理为发射器发出不可见红外光束，若前方有被检物体遮挡，接收器会直接接受到发生漫反射的红外光束并将其转换为电路控制信号。根据光漫反射原理来看，这种类型的光电传感器的灵敏度与工作环境中的光源强度和被测物体光漫反射的能力有关。基于此，可以在发射器端和接收器端加装光信号频率调节器和频率检测电路以控制光强。纸张自动印刷是漫反射型光电传感器的主要应用领域。

3.2对射式光电传感器

对射式光电传感器是指将传感器与发射器分离放置的传感器。其工作原理为发射器打开并发射红外光，光信号在到达接收器位置之前会经过较长的感应距离传输，同时与信号接收器形成传递通路。当某一特定的测试对象通过对射式光电传感器时，该测试对象就会被光路阻挡，接收器此时会立即做出反应并发送控制信号。发射机发出的光信号在正常情况下只能跨越一次感应距离，因此，对射式光电传感器适用于户外和粉尘较多的环境之中。

4光电传感器在自动化生产线中的应用

4.1光电传感器在烟尘浊度检测工作中的应用

根据这些报告，2017年工业用地的排放量约为1.503×107t，因此我国政府和公民越来越关注吸烟问题。采用光学传感器，工业企业可以检测粉尘排放，监测生产过程，从而优化生产过程，减少生产过程对环境的污染。光传感器通过在中间带支架的相反方向上安装发光管、发光二极管等，应用于防尘站。当槽中没有物体时，灯泡的光会直接照射到感光二极管的窗口上，从而产生一定的电流输出，当物体穿过槽时会阻挡感光姿势。这使您可以确定对象是否存在。在电路(例如光能漫射控制和灯光仪表)中使用，以根据运动方向、速度等来侦测物件。

4.2通信方式

智能分拣系统中的设备（PLC，变频器，图像处理系统，HMI等）都连接在工业交换机上，通过PROFINET实现通信。PROFINET基于工业以太网,是一个开放式的工业以太网通讯协定，主要由西门子公司和PROFINET国际协会共同提出，主要用于工业自动化和过程控制领域，符合IEEE802.3规范下的内容，具备自动协商、自动交叉的功能，具有很好的实时性，且支持分布的自动化控制方式。它是一种基于以太网的技术，因此具有和标准以太网相同的一些特性如全双工、多种拓扑结构等，其速率可达百兆或千兆。另外它也有自己的独特之处，例如：能实现实时的数据交换，是一种实时以太网；与标准以太网兼容，可一同组网；能通过代理的方式无缝集成现有的现场总线等。PROFINET针对自动化实时性的需求，规定了TCP/IP标准通信、RT实时通信、IRT同步实时通信3种不同的通信方式，确保数据通信实时、稳定和安全，满足现场设备的不同实时通信要求。

4.3在光电色质检测中的应用

近年来我国的光电色质检测技术逐渐成熟，这种技术在保证测试数据和信息完整性的同时对测试结果进行了大幅度优化。将光电传感器应用于光电色质检测系统中可以在提高总体检测水平的基础上进一步提高信息处理效果。其当前阶段主要应用领域于粮食加工与分离过程中。由于物质的光学特征存在不同，在粮食加工与分离过程中可以将光电传感器和光电色质检测相互结合，通过使用光电传感器将不同颜色的物料与颗粒分离，并创建不同的应用程序组和选项。技术人员据此可将物料类型分为大米色系、茶色系和其他食品色系三个系统，实现了对相关产品的集中检测分析，同时也提高了处理效率和控制力度。

4.4PLC程序设计

PLC程序可以自动执行也可以手动单站调试。系统启动后PLC根据传感器反馈信号判断物料是否充足。若充足则推料气缸动作，将物料推至传送带，推送到位后，传送带开始运行。运行至物料到位标识2处时，机器人腕部跟随物料同步动作。同时，视觉检测系统开始检测，若达到检测结束标识仍没有检测出结果则发送检测报错信号。机器人根据视觉检测结果将物料放到对应料仓，然后返回工作原点等待下一个物料送出。

4.5在光电转速传感系统中的应用

光电传感器在光电转速传感系统中的应用较为普遍。根据光电传感器的工作原理，在光电转速传感系统光敏二极管一端配置一个带有小孔的调制盘结构，在另一端配置一个可控的发光白炽灯。当白炽灯发出光线后，光敏二极管就可以立刻接收到透过调制盘的光信号并完成一系列控制操作。需要特别关注的是在光电转速传感系统中同时使用红外发光二极管和光敏发光二极管时应尽可能的避免脉冲波的形成，因为其将导致传感器的传感失效。同时在系统运行过程中应将物体放置在圆形孔中心位置，这在有利于信号传递的同时增强了传感效果。

结束语

综上所述，我国工业行业的可持续发展离不开企业生产线的自动化发展，因此，工业企业需要加强对光电传感器的分析，明确光电传感器在自动化生产线中的应用优势，从而实现其在烟尘浊度检测工作、机械加工生产线以及机器人控制等方面的充分应用，提高工业企业生产线的自动化水平，保证生产产品的质量，最终促进我国工业行业的整体发展。

参考文献

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