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來(lái)源：DigiKey 作者：Bill Schweber 光電 (PE) 傳感器因其高效、耐用和清晰的工作原理，已廣泛用于生產(chǎn)、工業(yè)和商業(yè)系統中的非接觸式接近檢測。典型應用包括檢測高速生產(chǎn)線(xiàn)上的瓶子或罐子、查看運輸箱內是否有包裹、檢查門(mén)是否打開(kāi)或關(guān)閉，或人的存在檢測。 PE 接近傳感器可以設計成不同的光學(xué)檢測模式，基本的逆反射方法是一種典型排列方式。盡管 PE 傳感器的工作原理很簡(jiǎn)單，但在設置時(shí)可能需要大量時(shí)間進(jìn)行試錯，以便根據應用的具體情況對配置和檢測算法進(jìn)行初始化、微調和優(yōu)化，或針對不同的生產(chǎn)流程重新調整。系統設計人員需要一個(gè)更簡(jiǎn)化的解決方案，以避免相關(guān)的設置和部署延遲。 本文簡(jiǎn)要介紹 PE 的基礎知識。然后介紹 SICK inc. 生產(chǎn)的 PE 接近傳感器，并說(shuō)明如何通過(guò)獨特的簡(jiǎn)化設置過(guò)程來(lái)使用這些傳感器。 PE 傳感基礎知識 PE 接近檢測技術(shù)依賴(lài)于一個(gè)光源，光束緊密聚焦，射向待檢測物體。光束有三種使用方法（具體視接收器的光束檢測方式而定）（圖 1）。 
圖 1：PE 接近檢測技術(shù)可使用三種物理排列的透射光束、相應的光敏接收器。（圖片來(lái)源：Proximity Switch） · 在漫反射檢測技術(shù)中，發(fā)射器和接收器安裝在一起，當發(fā)射器發(fā)出的光束在相關(guān)物體上反射時(shí)，就會(huì )進(jìn)行檢測。 · 在逆反射檢測技術(shù)中，發(fā)射器和接收器也在同一個(gè)外殼中，但反射器位于目標物體的遠側。 · 在穿透光束檢測技術(shù)中，光電傳感器位于物體的另一側，物體通過(guò)阻擋從發(fā)射器到接收器的光線(xiàn)來(lái)顯示其存在。 PE 接近檢測還可用于安全方面的用途，如光柵或光幕，這些設備安裝在戰略位置，可用作安全門(mén)（圖 2）。當檢測到障礙物時(shí)，光柵會(huì )向控制器或硬接線(xiàn)安全電路發(fā)送信號，如果障礙物是意外物體或危險物體，則控制器或硬接線(xiàn)安全電路就會(huì )使機器停機。
圖 2：接近檢測可用于與安全相關(guān)的光柵或光幕。（圖片來(lái)源：SICK Inc.） PE 檢測技術(shù)具有吸引力，是因為其采用了直觀(guān)的工作原理和物理排列方式。反射式方法也很不錯，因為這種技術(shù)只需要在一側安裝有線(xiàn)設備，從而簡(jiǎn)化安裝物流。 全新的設計和用戶(hù)界面解決了許多難題 盡管概念簡(jiǎn)單，但 PE 接近檢測技術(shù)需要進(jìn)行仔細的現場(chǎng)安裝、調試和校準。視覺(jué)嘈雜的環(huán)境會(huì )給技術(shù)人員帶來(lái)挑戰，使其產(chǎn)生挫敗感，距離和目標方面的考慮因素也會(huì )影響性能和一致性。 PE 檢測技術(shù)通常與可編程邏輯控制器 (PLC) 配合使用。通常情況下，安裝人員必須在 PLC 上進(jìn)行設置、測試、調整和重新測試，而 PLC 離 PE 設備可能有一段距離。此外，光照變化、無(wú)關(guān)的和不斷變化的反射以及實(shí)際環(huán)境中的其他失真都可能影響性能和準確性。 在生產(chǎn)運行過(guò)程中出現的問(wèn)題尤其令人頭疼，而且往往由于急于快速解決問(wèn)題而變得更加嚴重。 為了克服這些問(wèn)題，SICK 開(kāi)發(fā)出 W10 系列接近傳感器（圖 3）。
圖 3：W10 系列采用緊湊、堅固的外殼，是一種全面、精密的 PE 接近傳感器。（圖片來(lái)源：SICK Inc.） 尤其值得一提的是，該系列傳感器在同類(lèi)設備中率先采用了觸摸屏（圖 4）。
圖 4：W10 設備獨特的集成觸摸屏大大提升了用戶(hù)體驗。（圖片來(lái)源：SICK Inc.） 這種顯示界面不僅易用，而且支持快速安裝，并能加快對各種應用的適應速度。其簡(jiǎn)便的導航功能縮短了設備啟動(dòng)和運行所需的時(shí)間， 并便于在使用過(guò)程中針對不同的目標、速度或突發(fā)問(wèn)題進(jìn)行調整。此外，消除了對設備上的物理開(kāi)關(guān)、旋鈕以及調節方面的需求，從而提高了可靠性、外殼完整性和安全性。 W10 系列的 1 類(lèi)激光光源可提供重復精度高的精確檢測結果。經(jīng)過(guò)聚焦的紅色激光束在物體上產(chǎn)生一個(gè)小光斑，并與快速精確的接收器激光三角測量系統和評估線(xiàn)掃描相結合。 這為實(shí)現高重復精度和快速決策的檢測結果提供了堅實(shí)的基礎。在高速模式下，響應時(shí)間僅為 1.8 毫秒 (ms)，因此即使在機器高速運轉時(shí)也能保證可靠的開(kāi)關(guān)性能。雙色 LED 指示燈可即時(shí)反饋檢測狀態(tài)。此外，這些設備還能對具有如光澤、顏色或結構等不同表面特性的物體進(jìn)行穩健可靠的檢測。 PE 接近傳感器提供了個(gè)性化“Teach-in（學(xué)習）”選項，以適應特定的應用。除了通常的單點(diǎn)示教外（檢測規定距離處的物體），雙點(diǎn)示教模式還能檢測不同高度的物體。手動(dòng)模式增加了示教選擇，帶來(lái)了更大的靈活性。根據需要，可通過(guò)顯示屏激活三種應用優(yōu)化型運行模式，以實(shí)現前景或背景抑制。 通過(guò)內置的觸摸屏，操作員可以直觀(guān)地選擇、調整和保存以下各參數的設置：速度、標準或精密操作模式、環(huán)境抑制、個(gè)人示教設置、預配置參數和極限值。W10 獨特的屏幕安全鎖功能可防止第三方訪(fǎng)問(wèn)具體設置。 用戶(hù)界面的靈活性并不局限于觸摸屏：同樣的功能也可通過(guò) W10 IO-Link 功能實(shí)現。這樣就可以進(jìn)行遠程配置，并將記錄的傳感器數據有效地集成到現有自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )中。 W10 的電氣選項和封裝 W10 傳感器設備的數字輸出是一個(gè)重要的設計考慮因素。這些設備提供可調節推挽式 PNP/NPN 輸出結構。如果將輸出設置為 PNP，則輸出信號為正，傳感器的輸出可為灌電流輸入卡提供拉電流；如果將傳感器設置為 NPN，則輸出信號為負，輸出可提供灌電流，用于連接拉電流輸入卡（圖 5）。有了這兩個(gè)選項，就能確保件容 PLC 或其他系統控制器的基本信號級。
圖 5：W10 設備的輸出級可提供灌電流（上）或拉電流（下）兩種模式，以確保兼容相關(guān)的 PLC。（圖片來(lái)源：www.topdiode.com） 輸出可配置為亮或暗輸出模式（“亮-導通”或“暗-導通”）。在光照模式下，當光線(xiàn)可以照射到接收器時(shí)，傳感器的輸出將導通；當光線(xiàn)被遮擋時(shí)，傳感器的輸出將關(guān)斷。相反，在黑暗模式下，當光線(xiàn)被遮擋時(shí)，傳感器的輸出將導通，而當光線(xiàn)到達接收器時(shí)，傳感器的輸出將關(guān)斷。 由于這些設備通常用于工業(yè)環(huán)境，因此其物理封裝非常重要。W10 設備設計堅固，采用 316L 不銹鋼外殼，防護等級為 IP67 和 IP69k。該設備采用 18 × 57 × 42.2 毫米 (mm) 封裝，工作環(huán)境溫度范圍為 -10°C 至 +55°C。 能夠支持現場(chǎng)或工廠(chǎng)中的各種設備，是工業(yè)傳感器面臨的挑戰之一。這種現實(shí)情況使內部庫存和支持變得更加復雜。不過(guò)，由于 W10 系列的靈活性，該系列只需要兩種本體樣式（圖 6）。每個(gè)型號都有兩個(gè)檢測范圍，且總共只有四個(gè)不同的型號，從而簡(jiǎn)化了選擇。 SICK W10 系列中外殼樣式不同，但功能類(lèi)似的設備 圖 6：W10 系列中功能相似的裝置有兩種外殼樣式，且各有兩種檢測范圍。（圖片來(lái)源：SICK Inc.） W10 系列 1133545 型采用矩形外殼，標準安裝孔為 1 英寸 (in.)，目標檢測距離為 25 mm 至 400 mm，而類(lèi)似的 1133547 型設備的目標距離為 25 mm 至 700 mm。對于混合裝置，1133544 型具有一個(gè) 1 in. 螺紋式正面或側面 M18 安裝孔，目標距離為 25 mm 至 400 mm，相應的 W10 1133546 型采用相同的外殼，但目標距離為 25 mm 至 700 mm。 結束語(yǔ) W10 PE 傳感器單元為工業(yè)應用提供了堅固耐用的多功能漫反射解決方案。其先進(jìn)的功能包括，業(yè)內首款集成觸摸屏用戶(hù)界面簡(jiǎn)化了安裝、設置和調整，而其復雜的算法則增強了功能和準確性。 |
