7、光電傳感器

光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。我們通常所說(shuō)的光電開(kāi)關(guān)大致有三種：一種是反射式光電傳感器、一種是對(duì)射式光電傳感器、一一種是使用反射板反射光朿的光電傳感器。

其中后兩種都是通過(guò)目標(biāo)物遮光實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的，前一種是通過(guò)目標(biāo)物反射光線來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能。所以，通常后兩種檢測(cè)距離更遠(yuǎn)、精度更高。由于光電傳感器具有相當(dāng)高的檢測(cè)精度，所以，通常用于檢測(cè)產(chǎn)品或者機(jī)械手等工件的精確位置以及步進(jìn)、伺服系統(tǒng)的反饋裝置中。

由于在自動(dòng)化設(shè)計(jì)中使用最多的是U型光電，在此重點(diǎn)介紹。不同品牌的U型光皆有不同的安裝形式在此不做具體討論。如下圖所示為某公司插件式U型光電，在選用這一種類的U型光電時(shí)需要特別注意的是尾部留出足夠大的空間來(lái)供插件的插入，當(dāng)然很多時(shí)候選用電器元件的時(shí)候，這一條均需注意。另外對(duì)于自制的短行程模組在設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮行程范圍內(nèi)是否夠距離設(shè)置3個(gè)U型光電，如果距離不夠可以在模組兩側(cè)均設(shè)計(jì)U型光電。

一般一條模組上面會(huì)配備3條U型光電，其中兩個(gè)是模組兩行程終點(diǎn)的極限限位光電，中間的一條為模組找原點(diǎn)的U型光電，下面主要說(shuō)明兩種找原點(diǎn)的方式：

(1)光電開(kāi)關(guān)感應(yīng)到感應(yīng)片，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)在電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)找到程序設(shè)置的一個(gè)原點(diǎn)作為模組的原點(diǎn)，這種方式定位精度高，主要影響精度的因素絲桿，電機(jī)本身，聯(lián)軸器等，主要受模組本身的一些參數(shù)影響，定位精度高，能達(dá)到0.01mm;

(2)光電開(kāi)關(guān)感應(yīng)到感應(yīng)片之后，電機(jī)開(kāi)始剎車制動(dòng)直到整個(gè)系統(tǒng)停下作為模組的原點(diǎn)，此方式的精度會(huì)受到溫度，光照條件，光電開(kāi)關(guān)響應(yīng)速度等影響，定位精度較低，一般在0.05-0.1mm左右。

8、光纖傳感器

光纖傳感器也是一種應(yīng)用光電信號(hào)轉(zhuǎn)換的檢測(cè)元件。光纖傳感器一般需要光纖放大器配合使用，價(jià)格上來(lái)說(shuō)稍微貴一點(diǎn)，但是就性質(zhì)上來(lái)說(shuō)，比之前提到的光電和接近傳感器有本質(zhì)的區(qū)別，它可以進(jìn)行質(zhì)的測(cè)量，怎么說(shuō)呢?也就是說(shuō)他可以定量的進(jìn)行檢測(cè)，如可以測(cè)量距離多少毫米。

相比較于光電開(kāi)關(guān)而言，光纖傳感器通常能檢測(cè)更小的目標(biāo)物、檢測(cè)距離更遠(yuǎn)、精度更高。所以，光纖傳感器通常應(yīng)用于更為精準(zhǔn)的檢測(cè)場(chǎng)合和步進(jìn)、伺服系統(tǒng)的定位反饋裝置中。

光纖傳感器的工作原理是將光源入射的光束經(jīng)由光纖送入調(diào)制器，在調(diào)制器內(nèi)與外界被測(cè)參數(shù)的相互作用，使光的光學(xué)性質(zhì)如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化，成為被調(diào)制的光信號(hào)，再經(jīng)過(guò)光纖送入光電器件、經(jīng)解調(diào)器后獲得被測(cè)參數(shù)。整個(gè)過(guò)程中，光束經(jīng)由光纖導(dǎo)入，通過(guò)調(diào)制器后再射出，其中光纖的作用首先是傳輸光束，其次是起到光調(diào)制器的作用。

光纖傳感器設(shè)計(jì)時(shí)要考慮光纖頭的防撞問(wèn)題，一般設(shè)計(jì)保護(hù)光纖頭的支架。另外不管是對(duì)射光電還是對(duì)射光纖受周圍環(huán)境影響相對(duì)于普通反射光纖而言要小，在設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮。

9、位移傳感器

顧名思義，即是檢測(cè)目標(biāo)物位置變化的傳感器。位移傳感器又稱為線性傳感器，是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量。

在生產(chǎn)過(guò)程中，位移的測(cè)量一般分為測(cè)量實(shí)物尺寸和機(jī)械位移兩種。按被測(cè)變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。

模擬式又可分為物性型和結(jié)構(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)型居多，包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感器、自整角機(jī)、電容式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。

數(shù)字式位移傳感器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是便于將信號(hào)直接送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種傳感器發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛。

10、光柵

光柵也是一種利用光電信號(hào)的傳感器。光柵檢測(cè)區(qū)域大，所以通常也稱區(qū)域傳感器。光柵通常最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是設(shè)備之間的互鎖和安全作用，特別是應(yīng)用于對(duì)人的保護(hù)上比較多，常用于沖壓機(jī)械、剪切設(shè)備、金屬切削設(shè)備、自動(dòng)化裝配線、自動(dòng)化焊接線、機(jī)械傳送搬運(yùn)設(shè)備等。

11、激光檢測(cè)儀

激光檢測(cè)儀最主要的功能是精確地測(cè)量目標(biāo)物的外形尺寸。

12、工業(yè)照相機(jī)

工業(yè)照相機(jī)在工程上也通常稱為CCD(Charge-coupledDevice),它主要應(yīng)用于檢測(cè)目標(biāo)物的外形和位置。隨著目前CCD技術(shù)的提高，高分辨率的工業(yè)相機(jī)已經(jīng)可以應(yīng)用于精確測(cè)量領(lǐng)域。

13、編碼器

按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置府應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。編碼器通常與步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)配使用構(gòu)成閉環(huán)或者半閉環(huán)的控制系統(tǒng)。

14、微動(dòng)開(kāi)關(guān)

微動(dòng)開(kāi)關(guān)是一種接觸式傳感器，目前主要應(yīng)用于設(shè)備之間的連接或者設(shè)備的安全防護(hù)門狀態(tài)的檢測(cè)。

15、智能傳感器

最后一種傳感器也可能是未來(lái)自動(dòng)化工業(yè)中最重要的一種——智能傳感器。

新一代高級(jí)智能傳感器將成為工業(yè)自動(dòng)化的心臟。“智能工廠”是指在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù)，清楚掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過(guò)程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預(yù)、即時(shí)正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以及合理的生產(chǎn)計(jì)畫編排與生產(chǎn)進(jìn)度。智能工廠可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)包括無(wú)線感測(cè)、控制系統(tǒng)網(wǎng)路化和工業(yè)通信無(wú)線化等稱重傳感器。

對(duì)某些產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)(例如，黏度、硬度、表面光潔度、成分、顏色及味道等)進(jìn)行快速直接測(cè)量并在線控制。而融合智能技術(shù)的傳感器將可以很好的解決上述問(wèn)題。

目前，工業(yè)生產(chǎn)的確在大規(guī)模向自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變，但隨著物聯(lián)網(wǎng)及云平臺(tái)應(yīng)用的不斷投放商用化，工業(yè)領(lǐng)域的自動(dòng)化發(fā)展有向更高層次升級(jí)的趨勢(shì)，即智能化生產(chǎn)。

素材來(lái)源：

易啟邦（工控一體化縱深服務(wù)生態(tài)平臺(tái)）編輯部

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