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案例頻道堡盟電子（上海）有限公司
摘要： 全新O300/O500-SmartReflect智能反射式透明物體檢測型光電傳感器不僅能夠顯著簡化處理透明物體的灌裝生產(chǎn)線和包裝機(jī)械的研發(fā)設(shè)計(jì)，還能夠降低其運(yùn)行成本。特別是通過qTeach?自學(xué)習(xí)功能和IOLink接口，可以非常方便地對傳感器進(jìn)行配置，從而大大提高了操作靈活性。
關(guān)鍵詞：堡盟；傳感器；明物體
如何高效、可靠地檢測灌裝生產(chǎn)線和包裝機(jī)械中的透明物體，對自動(dòng)化工程師來說仍然充滿挑戰(zhàn)。現(xiàn)堡盟推出一款創(chuàng)新產(chǎn)品——帶I/O-Link的全新O300/O500 SmartReflect智能反射式透明物體檢測型光電傳感器。它采用光學(xué)物體識別技術(shù)，能夠輕松滿足上述需求，可靠檢測多種不同的透明物體，而且只需使用一個(gè)傳感器，無需安裝獨(dú)立反光板，是首款測量范圍達(dá)1m的透明物體檢測智能反射傳感器。這樣，傳感器在生產(chǎn)系統(tǒng)中的定位就變得更加靈活。此外，由于響應(yīng)時(shí)間極短（不到0.25ms），傳感器還適用于檢測移動(dòng)速度極快的物體。
圖1 SmartReflect智能反射式透明物體檢測型光電傳感器可檢測各種類型的物體。
1 無需獨(dú)立反光板，顯著提高傳感器性能
在需要快速、精確地識別高透明度物體的應(yīng)用中，光電傳感器堪稱最理想的選擇。然而，通常采用的鏡反射式傳感器都需要使用反光板，因此必須在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留反光板位置，而這在空間有限的情況下往往并非易事。此外，反光板還必須定期清洗甚至更換，這會造成不必要的停機(jī)。為了解決上述難題，多年以前市場上就出現(xiàn)了無需反光板的光電傳感器。然而，這些傳感器的缺點(diǎn)在于測量范圍過短，被測物體的最大距離不過50多厘米，而且感應(yīng)距離也有限。此外，針對不同的材料和物體類型，需要選擇不同型號的傳感器才能確保高效的光學(xué)識別。這不僅限制了傳感器的應(yīng)用范圍，還使系統(tǒng)設(shè)計(jì)和物料管理變得更加復(fù)雜。在包裝生產(chǎn)線中，經(jīng)常需要處理不同尺寸和類型的小批量產(chǎn)品，而且轉(zhuǎn)換設(shè)置時(shí)間要盡可能短，這就對生產(chǎn)靈活性提出了越來越高的要求，而要克服這一挑戰(zhàn)一直困難重重，而且成本高昂。
憑借全新的O300和O500-SmartReflect智能反射式透明物體檢測型光電傳感器，堡盟提供了一種滿足上述所有要求的解決方案。該款傳感器的測量范圍長達(dá)1m，響應(yīng)時(shí)間不到0.25ms，能夠高效、可靠地識別透明物體，且無需獨(dú)立反光板，省去了大量的維護(hù)工作量。得益于自動(dòng)化智能配置功能，只需使用一款傳感器就能夠可靠檢測不同類型的物體，例如瓶子、托盤和薄膜等。
圖2 無需反光板的光電傳感器，即使在苛刻環(huán)境下也能可靠地進(jìn)行物體檢測。
2 簡單的解決方案，一流的性能和靈活性
測量范圍長，盲區(qū)盡量小——這是自動(dòng)化工程師在選擇傳感器時(shí)的重要參考標(biāo)準(zhǔn)。采用三角測量原理的光電傳感器，其最大測量距離在很大程度上決定于傳感器尺寸——這主要取決于集成在同一個(gè)外殼內(nèi)的發(fā)射器和接收器之間的距離。利用堡盟最新研發(fā)的算法，O300和O500 SmartReflect智能反射式透明物體檢測型光電傳感器能夠智能分析接收光的反射角度和強(qiáng)度。這樣，盡管傳感器的外殼設(shè)計(jì)緊湊，高度僅為45mm，也依舊能夠?qū)崿F(xiàn)長達(dá)1m的測量范圍。
圖3 無需反光板亦可輕松檢測透明物體，測量距離達(dá)1m
通常而言，將透明物體與背景區(qū)分開來實(shí)非易事。物體的透光率越高（例如超薄薄膜）或者被測物體靠背景越近，對傳感器的挑戰(zhàn)就越大，尤其在因磨損或污垢積聚而使背景發(fā)生改變的情況下更是如此。為了確保檢測結(jié)果更加穩(wěn)定，辦法之一就是將背景位置和感應(yīng)距離顯著區(qū)分開來，即縮短感應(yīng)距離，但這同時(shí)也擴(kuò)大了傳感器無法檢測的區(qū)域。憑借創(chuàng)新的評估算法，堡盟SmartReflect智能反射式透明物體檢測型光電傳感器無需縮短感應(yīng)距離，就能夠?qū)崿F(xiàn)與上述方法相同的抗污垢干擾能力。這讓市場上的同類產(chǎn)品望洋興嘆，它們通常只能采用限制感應(yīng)距離的方法。即使測量范圍長達(dá)1m，SmartReflect智能反射式透明物體檢測型光電傳感器也不過只有15%的盲區(qū)，即感應(yīng)距離為850mm，這一數(shù)值是之前解決方案的兩倍多。
從傳感器的定位方面來看，上述特點(diǎn)不僅提高了設(shè)計(jì)靈活性，而且傳感器還能夠安裝在受保護(hù)的位置。使用SmartReflect智能反射式透明物體檢測型光電傳感器，還可以減少零部件的種類，因?yàn)橥豢顐鞲衅鬟m用于各種包裝機(jī)械中的不同應(yīng)用。此外，由于傳感器對物體位置沒有限制，因此尺寸更改變得更為簡單。
3 速度越快，產(chǎn)量越高
高效、可靠的傳感器解決方案是確保包裝機(jī)械高速運(yùn)行的先決條件。SmartReflect智能反射式透明物體檢測型光電傳感器采用最優(yōu)化的智能檢測算法，大大提升了光接收器的信號讀取速度，因此響應(yīng)時(shí)間不到0.25ms。目前，高速薄膜生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行速度約為500m/min，這意味傳送帶上薄膜的移動(dòng)距離在2mm以內(nèi)，傳感器就會做出響應(yīng)。在灌裝生產(chǎn)線上，每分鐘大約輸送70,000個(gè)瓶子（速度為2m/s），相應(yīng)的傳感器響應(yīng)距離為0.5mm。
在高速移動(dòng)和距離極短的情況下，不僅要考慮響應(yīng)時(shí)間，還要考慮光源形成的光束路徑。堡盟PinPoint LED光源可形成高度聚焦的光束路徑，當(dāng)傳感器垂直對齊時(shí)，該光束路徑能夠可靠檢測間距極小的物體。憑借其智能評估算法，即使在像大型系統(tǒng)中司空見慣的強(qiáng)振環(huán)境下，SmartReflect智能反射式透明物體檢測型光電傳感器仍然能夠確保最高的檢測可靠性。
4 檢測多種物體，只需一款傳感器
在實(shí)際應(yīng)用中，有大量的透明物體需要檢測。不同結(jié)構(gòu)的塑料制品及其生產(chǎn)過程都具有各種不同的特點(diǎn)，從光學(xué)識別角度看，這主要反映在去極化效應(yīng)或透光率差異。為了滿足上述要求，堡盟O300/O500-SmartReflect智能反射式透明物體檢測型光電傳感器提供了三種標(biāo)準(zhǔn)靈敏度，這樣就能夠可靠檢測不同種類的透明物體。傳感器配備了堡盟qTeach?自學(xué)習(xí)功能，操作簡單、安全且無磨損，可輕松完成傳感器的人工配置。自學(xué)習(xí)程序結(jié)束后，傳感器自動(dòng)鎖定，從而確保最高過程安全性。
圖4 I/O-Link接口大大縮短了尺寸更改和轉(zhuǎn)換設(shè)置時(shí)間。
傳感器可通過集成的I/O-Link接口進(jìn)行配置，進(jìn)一步提高了操作靈活性。通過I/O-Link接口，還可以輕松實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化參數(shù)設(shè)置，例如針對不同物體的響應(yīng)和釋放延遲時(shí)間、最小化脈沖寬度以及準(zhǔn)確的開關(guān)點(diǎn)；此外，還可以單獨(dú)配置qTeach?自學(xué)習(xí)程序和鎖定時(shí)間。傳感器的信號質(zhì)量也通過I/O-Link接口進(jìn)行監(jiān)控，從而優(yōu)化維護(hù)周期。憑借這些靈活的參數(shù)設(shè)置功能，只需同一款傳感器就能夠滿足透明材料檢測以及不同應(yīng)用的要求，而且配置方便、快速。
摘自2016年《今日自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在中國》
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號