光電傳感器在自動化生產線上的應用

光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優點，在輕工自動機上廣泛應用。介紹了光電傳感器在帶材跑偏檢測、包裝填充物高度檢測、色質檢測、彩塑制袋塑料薄膜位置控制以及對產品流水線上的產量統計、對裝配件是否到位及裝配質量進行檢測、對布料的有無和寬度進行檢測等方面的應用。

0 引言

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會聚為平行光束，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。

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。

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。

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。

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。

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。

圖6 薄膜位置控制示意圖

5 其他方面的應用

利用光電開關還可以進行產品流水線上的產量統計、對裝配件是否到位及裝配質量進行檢測，例如灌裝時瓶蓋是否壓上、商標是否漏貼（見圖7），以及送料機構是否斷料（見圖8）等。

圖7 瓶子灌裝檢測示意圖圖8 送料機構檢測示意圖

此外，利用反射式光電傳感器可以檢測布料的有無和寬度（見圖9）。利用遮擋式光電傳感器檢測布料的下垂度，其結果可用于調整布料在傳送中的張力，利用安裝在框架上的反射式光電傳感器可以發現漏裝產品的空箱，并利用油缸將空箱推出。

6 結束語

可以預見，隨著自動化技術的迅速發展，光電傳感器在輕工自動生產線上作為檢測裝置將獲得越來越廣泛的應用。