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(zhù)簡(jiǎn)化處理透明物體的灌裝生產(chǎn)線(xiàn)和包裝機械的研發(fā)設計，還能夠降低其運行成本。特別是通過(guò)qTeach?自學(xué)習功能和I/O-Link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：中壓變頻器；變頻調速；節能降耗

如何高效、可靠地檢測灌裝生產(chǎn)線(xiàn)和包裝機械中的透明物體，對自動(dòng)化工程師來(lái)說(shuō)仍然充滿(mǎn)挑戰?，F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(mǎn)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(wú)需安裝獨立反光板，是首款測量范圍達1m的透明物體檢測智能反射傳感器。這樣，傳感器在生產(chǎn)系統中的定位就變得更加靈活。此外，由于響應時(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 堡盟光電傳感器

圖2 SmartReflect智能反射式透明物體檢測型光電傳感器可檢測各種類(lèi)型的物體。

1　無(wú)需獨立反光板，顯著(zhù)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，因此必須在系統設計時(shí)預留反光板位置，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。為了解決上述難題，多年以前市場(chǎng)上就出現了無(wú)需反光板的光電傳感器。然而，這些傳感器的缺點(diǎn)在于測量范圍過(guò)短，被測物體的最大距離不過(guò)50多厘米，而且感應距離也有限。此外，針對不同的材料和物體類(lèi)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用范圍，還使系統設計和物料管理變得更加復雜。在包裝生產(chǎn)線(xiàn)中，經(jīng)常需要處理不同尺寸和類(lèi)型的小批量產(chǎn)品，而且轉換設置時(shí)間要盡可能短，這就對生產(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(mǎn)足上述所有要求的解決方案。該款傳感器的測量范圍長(cháng)達1m，響應時(shí)間不到0.25ms，能夠高效、可靠地識別透明物體，且無(wú)需獨立反光板，省去了大量的維護工作量。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(lèi)型的物體，例如瓶子、托盤(pán)和薄膜等。

圖3 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。

2　簡(jiǎn)單的解決方案，一流的性能和靈活性

測量范圍長(cháng)，盲區盡量小——這是自動(dòng)化工程師在選擇傳感器時(shí)的重要參考標準。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度。這樣，盡管傳感器的外殼設計緊湊，高度僅為45mm，也依舊能夠實(shí)現長(cháng)達1m的測量范圍。

圖4 無(wú)需反光板亦可輕松檢測透明物體，測量距離達1m

通常而言，將透明物體與背景區分開(kāi)來(lái)實(shí)非易事。物體的透光率越高（例如超薄薄膜）或者被測物體靠背景越近，對傳感器的挑戰就越大，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。為了確保檢測結果更加穩定，辦法之一就是將背景位置和感應距離顯著(zhù)區分開(kāi)來(lái)，即縮短感應距離，但這同時(shí)也擴大了傳感器無(wú)法檢測的區域。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(wú)需縮短感應距離，就能夠實(shí)現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距離的方法。即使測量范圍長(cháng)達1m，SmartReflect智能反射式透明物體檢測型光電傳感器也不過(guò)只有15%的盲區，即感應距離為850mm，這一數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)不僅提高了設計靈活性，而且傳感器還能夠安裝在受保護的位置。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(lèi)，因為同一款傳感器適用于各種包裝機械中的不同應用。此外，由于傳感器對物體位置沒(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械高速運行的先決條件。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，因此響應時(shí)間不到0.25ms。目前，高速薄膜生產(chǎn)設備的運行速度約為500m/min，這意味傳送帶上薄膜的移動(dòng)距離在2mm以?xún)?，傳感器就?huì )做出響應。在灌裝生產(chǎn)線(xiàn)上，每分鐘大約輸送70,000個(gè)瓶子（速度為2m/s），相應的傳感器響應距離為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，即使在像大型系統中司空見(jiàn)慣的強振環(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)際應用中，有大量的透明物體需要檢測。不同結構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)識別角度看，這主要反映在去極化效應或透光率差異。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型光電傳感器提供了三種標準靈敏度，這樣就能夠可靠檢測不同種類(lèi)的透明物體。傳感器配備了堡盟qTeach?自學(xué)習功能，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)習程序結束后，傳感器自動(dòng)鎖定，從而確保最高過(guò)程安全性。

圖5 I/O-Link接口大大縮短了尺寸更改和轉換設置時(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)現自動(dòng)化參數設置，例如針對不同物體的響應和釋放延遲時(shí)間、最小化脈沖寬度以及準確的開(kāi)關(guān)點(diǎn)；此外，還可以單獨配置qTeach?自學(xué)習程序和鎖定時(shí)間。傳感器的信號質(zhì)量也通過(guò)I/O-Link接口進(jìn)行監控，從而優(yōu)化維護周期。憑借這些靈活的參數設置功能，只需同一款傳感器就能夠滿(mǎn)足透明材料檢測以及不同應用的要求，而且配置方便、快速。

精彩問(wèn)答

A：自動(dòng)化博覽 ：2016年堡盟傳感器業(yè)務(wù)的發(fā)展情況如何？

堡盟電子市場(chǎng)銷(xiāo)售經(jīng)理宋小剛：2016年，堡盟在產(chǎn)品推廣方面取得了顯著(zhù)成果，繼續實(shí)現了兩位數的增長(cháng)，在裝備零部件以及電子行業(yè)進(jìn)一步實(shí)現了業(yè)績(jì)翻番，同時(shí)在新能源太陽(yáng)能和鋰電池行業(yè)也有突破性地業(yè)務(wù)拓展。堡盟基于優(yōu)化客戶(hù)現場(chǎng)設置以及節省安裝成本方面的新一代傳感器系列應用日趨廣泛，得到了諸多客戶(hù)認可。

A：自動(dòng)化博覽：您如何看待傳感器市場(chǎng)未來(lái)的發(fā)展前景？

宋小剛：隨著(zhù)自動(dòng)化水平的不斷發(fā)展，未來(lái)傳感器產(chǎn)品將具有更廣闊的應用空間，而功能性更強、具備一些基本特征檢測的高端傳感器將更有發(fā)展前景。堡盟公司早在四年前就開(kāi)始陸續研發(fā)新的特征測量傳感器，這一系列新產(chǎn)品的陸續推出將為助力用戶(hù)實(shí)現更簡(jiǎn)潔的特征測量。

A：自動(dòng)化博覽：未來(lái)堡盟的傳感器產(chǎn)品將在哪些方面有所創(chuàng )新？

宋小剛：我們認為，未來(lái)傳感器將進(jìn)一步提高通訊能力，作為自動(dòng)控制前端最重要的節點(diǎn)，其本身會(huì )具有更多的功能，并通過(guò)各種現場(chǎng)總線(xiàn)甚至以太網(wǎng)可直接被上位機訪(fǎng)問(wèn)并調試修改其參數狀態(tài)等信息。由于參數、設置的可調，傳感器的型號也可相應減少，但通過(guò)設置的不同組合，將會(huì )出現更多不同的“定制”產(chǎn)品，從而更加貼合客戶(hù)需求。

常規類(lèi)傳感器的一體化、相對復雜的視覺(jué)檢測方案，以及使用更為方便的特征檢測類(lèi)傳感器將是堡盟公司下一階段重點(diǎn)關(guān)注和進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng )新的方向。

摘自《自動(dòng)化博覽》2017年5月刊