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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(cè)型光電傳感器不僅能夠顯著簡(jiǎn)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(guò)qTeach?自學(xué)習(xí)功能和IOLink接口，可以非常方便地對(duì)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(cè)灌裝生產(chǎn)線和包裝機(jī)械中的透明物體，對(duì)自動(dòng)化工程師來(lái)說(shuō)仍然充滿(mǎn)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(cè)型光電傳感器。它采用光學(xué)物體識(shí)別技術(shù)，能夠輕松滿(mǎn)足上述需求，可靠檢測(cè)多種不同的透明物體，而且只需使用一個(gè)傳感器，無(wú)需安裝獨(dú)立反光板，是首款測(cè)量范圍達(dá)1m的透明物體檢測(cè)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(cè)移動(dòng)速度極快的物體。

圖1 SmartReflect智能反射式透明物體檢測(cè)型光電傳感器可檢測(cè)各種類(lèi)型的物體。

1　無(wú)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(shí)別高透明度物體的應(yīng)用中，光電傳感器堪稱(chēng)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(huì)造成不必要的停機(jī)。為了解決上述難題，多年以前市場(chǎng)上就出現(xiàn)了無(wú)需反光板的光電傳感器。然而，這些傳感器的缺點(diǎn)在于測(cè)量范圍過(guò)短，被測(cè)物體的最大距離不過(guò)50多厘米，而且感應(yīng)距離也有限。此外，針對(duì)不同的材料和物體類(lèi)型，需要選擇不同型號(hào)的傳感器才能確保高效的光學(xué)識(shí)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(lèi)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(duì)生產(chǎn)靈活性提出了越來(lái)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(cè)型光電傳感器，堡盟提供了一種滿(mǎn)足上述所有要求的解決方案。該款傳感器的測(cè)量范圍長(zhǎng)達(dá)1m，響應(yīng)時(shí)間不到0.25ms，能夠高效、可靠地識(shí)別透明物體，且無(wú)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(cè)不同類(lèi)型的物體，例如瓶子、托盤(pán)和薄膜等。

圖2 無(wú)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(cè)。

2　簡(jiǎn)單的解決方案，一流的性能和靈活性

測(cè)量范圍長(zhǎng)，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(cè)量原理的光電傳感器，其最大測(cè)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(cè)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(zhǎng)達(dá)1m的測(cè)量范圍。

圖3 無(wú)需反光板亦可輕松檢測(cè)透明物體，測(cè)量距離達(dá)1m

通常而言，將透明物體與背景區(qū)分開(kāi)來(lái)實(shí)非易事。物體的透光率越高（例如超薄薄膜）或者被測(cè)物體靠背景越近，對(duì)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(cè)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(kāi)來(lái)，即縮短感應(yīng)距離，但這同時(shí)也擴(kuò)大了傳感器無(wú)法檢測(cè)的區(qū)域。憑借創(chuàng)新的評(píng)估算法，堡盟SmartReflect智能反射式透明物體檢測(cè)型光電傳感器無(wú)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(chǎng)上的同類(lèi)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(cè)量范圍長(zhǎng)達(dá)1m，SmartReflect智能反射式透明物體檢測(cè)型光電傳感器也不過(guò)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(lái)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(cè)型光電傳感器，還可以減少零部件的種類(lèi)，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(duì)物體位置沒(méi)有限制，因此尺寸更改變得更為簡(jiǎn)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(cè)型光電傳感器采用最優(yōu)化的智能檢測(cè)算法，大大提升了光接收器的信號(hào)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?xún)?nèi)，傳感器就會(huì)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(duì)齊時(shí)，該光束路徑能夠可靠檢測(cè)間距極小的物體。憑借其智能評(píng)估算法，即使在像大型系統(tǒng)中司空見(jiàn)慣的強(qiáng)振環(huán)境下，SmartReflect智能反射式透明物體檢測(cè)型光電傳感器仍然能夠確保最高的檢測(cè)可靠性。

4　檢測(cè)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(cè)。不同結(jié)構(gòu)的塑料制品及其生產(chǎn)過(guò)程都具有各種不同的特點(diǎn)，從光學(xué)識(shí)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(mǎn)足上述要求，堡盟O300/O500-SmartReflect智能反射式透明物體檢測(cè)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(cè)不同種類(lèi)的透明物體。傳感器配備了堡盟qTeach?自學(xué)習(xí)功能，操作簡(jiǎn)單、安全且無(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(duì)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(kāi)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(hào)質(zhì)量也通過(guò)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(mǎn)足透明材料檢測(cè)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(guó)》