全球競(jìng)爭(zhēng)、有限的資源和環(huán)境保護(hù)都將對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生決定性的影響。自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)機(jī)器和工廠建設(shè)提出了新的要求，勢(shì)必需要新的傳感器解決方案。

　　先進(jìn)的接近開關(guān)受到關(guān)注

　　目前工廠自動(dòng)化的解決方案變得日趨廣泛，其過程也比以前更復(fù)雜。因此過程的總體控制變得非常重要。為保持過程的完整性，應(yīng)對(duì)其所有檢測(cè)進(jìn)行最佳利用。而各類接近開關(guān)可為其提供最理想的可靠檢測(cè)、計(jì)算測(cè)量和定位。

　　以超聲波接近開關(guān)為例，它采用非接觸探測(cè)，在6 cm到10m范圍可精確測(cè)量至毫米。它基于以下原理：超聲波接近開關(guān)發(fā)出超聲波脈沖，通過接收反射波計(jì)算出距離并轉(zhuǎn)換輸出信號(hào)。超聲波接近開關(guān)即使在10 m的遠(yuǎn)距離辨別中，精度能達(dá)幾毫米級(jí)，同時(shí)具有很好的重復(fù)精確性，并只需很少的維護(hù)。對(duì)于惡劣的工業(yè)環(huán)境中常見的灰塵和污物，其性能不受影響；對(duì)于液體的探測(cè)精度和固體顆粒與粉末相同；因此超聲波接近開關(guān)應(yīng)用范圍很廣，用于液位、定位、限位或堆垛探測(cè)控制。圖1是一種典型的超聲波接近開關(guān)。

　　在檢測(cè)小型工件時(shí)， 由于光柵的格網(wǎng)比例尺通常過大，導(dǎo)致傳統(tǒng)的接近開關(guān)得出錯(cuò)誤結(jié)果。這時(shí)，超聲波接近開關(guān)就是一種可選替代方案。

　　又如，在切削油霧環(huán)境下的數(shù)控機(jī)床刀具管理中，防護(hù)等級(jí)IP67的超聲波接近開關(guān)主宰了該情形下的典型應(yīng)用。每次裝卸前，超聲波接近開關(guān)都會(huì)檢測(cè)刀具是否在位，確保了轉(zhuǎn)臂每次都能傳送一個(gè)刀具，并在每次插入刀具前，檢測(cè)刀庫的相應(yīng)位置是否為空。

　　當(dāng)然越先進(jìn)的接近開關(guān)，其整定精度也必然越高，以西門子超聲波接近開關(guān)為例，它能通過集成電位器和借助于SONPROG調(diào)試軟件進(jìn)行調(diào)試和整定，如圖2所示。

　　安全傳感器越來越受到重視

　　對(duì)于工業(yè)環(huán)境中的人身和機(jī)器安全，最大的過程可靠性至關(guān)重要。不僅要防止不利事件的發(fā)生，而且還要實(shí)現(xiàn)最大工廠的可用性和最大效率。因此，保障人身和機(jī)器安全的安全傳感器越來越受到重視，其中機(jī)械加工領(lǐng)域的安全光幕最受歡迎。

　　圖3 所示的安全光幕是一種光電安全保護(hù)裝置，也稱安全光柵、沖床保護(hù)器、紅外線安全保護(hù)裝置等，在現(xiàn)代化工廠里，人與機(jī)器協(xié)同工作，在一些具有潛在危險(xiǎn)的機(jī)械設(shè)備上，如沖壓機(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、危險(xiǎn)區(qū)域（有毒、高壓、高溫等），容易造成作業(yè)人員的人身傷害。

　　光電安全裝置通過發(fā)射紅外線，產(chǎn)生保護(hù)光幕，當(dāng)光幕被遮擋時(shí)，裝置發(fā)出遮光信號(hào)，控制具有潛在危險(xiǎn)的機(jī)械設(shè)備停止工作，避免發(fā)生安全事故。安裝光電安全保護(hù)裝置，可以有效地避免安全事故的發(fā)生，避免操作工人及第三方的危險(xiǎn)，減少事故綜合成本。

　　安全光幕由投光器和受光器兩部分組成。投光器發(fā)射出調(diào)制的紅外光，由受光器接收，形成了一個(gè)保護(hù)網(wǎng)，當(dāng)有物體進(jìn)入保護(hù)網(wǎng)，或有光線被物體擋住，通過內(nèi)部控制線路，受光器電路馬上做出反應(yīng)，即在輸出部分輸出一個(gè)信號(hào)用于機(jī)床（如沖床、壓力機(jī)等）緊急剎車。

　　光幕有著非常廣泛的應(yīng)用，比如在需要不斷送取料的沖壓設(shè)備上，如果安裝接觸式安全防護(hù)門，則需要操作人員頻繁地開關(guān)防護(hù)門，這樣不但增加了操作人員的工作量，而且降低了生產(chǎn)效率。在這種情況下，采用光柵和光幕就是最佳的選擇。在操作人員送取料時(shí)，只要有身體的任何一部分遮斷光線，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)器進(jìn)入安全狀態(tài)而不會(huì)給操作人員帶來傷害。

　　安全光幕一般分為對(duì)射式和反射式兩種類型。對(duì)射式安全光幕是指發(fā)光單元、受光單元分別在發(fā)光器、受光器內(nèi)，發(fā)光單元發(fā)出的光直射到受光單元， 從而形成保護(hù)光幕的安全光柵裝置。反射式安全光幕是指發(fā)光單元、受光單元都在同一傳感器內(nèi)， 發(fā)光單元發(fā)出的光通過反射器反射回受光單元， 從而形成保護(hù)光幕的安全光柵裝置。發(fā)光器及反射器兩部分之間形成安全保護(hù)屏。每當(dāng)安全保護(hù)屏受干擾或設(shè)備工作不正常時(shí)， 發(fā)光器都發(fā)射信號(hào)， 傳送給控制系統(tǒng)以防止可能發(fā)生的危險(xiǎn)運(yùn)動(dòng)。

　　機(jī)器視覺的集成化趨勢(shì)

　　在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，涉及到各種各樣的檢驗(yàn)、生產(chǎn)監(jiān)視及零件識(shí)別應(yīng)用，例如零配件批量加工的尺寸檢查，自動(dòng)裝配的完整性檢查，電子裝配線的元件自動(dòng)定位，IC上的字符識(shí)別等。通常人眼無法連續(xù)、穩(wěn)定地完成這些帶有高度重復(fù)性和智能性的工作，其它物理量傳感器也難有用武之地。由此人們開始考慮利用光電成像系統(tǒng)采集被控目標(biāo)的圖像，而后經(jīng)計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ玫膱D像處理模塊進(jìn)行數(shù)字化處理，根據(jù)圖像的像素分布、亮度和顏色等信息，來進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別。這樣，就把計(jì)算機(jī)的快速性、可重復(fù)性，與人眼視覺的高度智能化和抽象能力相結(jié)合，由此產(chǎn)生了機(jī)器視覺的概念。

　　機(jī)器視覺是通過光學(xué)的裝置和非接觸的傳感器自動(dòng)地接收和處理一個(gè)真實(shí)物體的圖像，以獲得所需信息或用于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的裝置。機(jī)器視覺系統(tǒng)則是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單元，通過數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，來進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別。進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。

　　機(jī)器視覺伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)日臻成熟，已是現(xiàn)代加工制造業(yè)不可或缺的自動(dòng)化產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車制造等行業(yè)。

　　在障礙物檢測(cè)中，如果引入機(jī)器視覺來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢測(cè)方法，就能極大地提高了投放市場(chǎng)的產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。如圖4所示，小機(jī)器就內(nèi)置了機(jī)器視覺的障礙物檢測(cè)傳感器。

　　一個(gè)成功的機(jī)器視覺系統(tǒng)是一個(gè)經(jīng)過細(xì)致工程處理來滿足一系列明確要求的系統(tǒng)。當(dāng)這些要求完全確定后，這個(gè)系統(tǒng)就設(shè)計(jì)并建立來滿足這些精確的要求。(end) 

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