光電開關在玻璃切裁中的應用

張國

摘 要：“智能工廠”作為國家工業4.0項目三大主題之一，著重研究智能化生產系統及過程，包括網絡化分布式生產設施的實現。由于光電開關可實現人體與物體或物體與物體的無接觸式檢測，再加上其具有檢測速度快、檢測信號穩定等優點，因此光電開關在智能自動化生產過程中必不可少。在現代化浮法玻璃生產線中，玻璃原片尺寸篩選、輥道輸送、堆垛下架等都與光電開關密切相關。依靠其檢測后提供的電信號，可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller）便可按程序發出動作指令給相應執行機構，從而快速準確實現自動化生產！

關鍵詞：光電開關；信號檢測；玻璃切裁

一、光電開關工作原理

光電開關（即光電接近傳感器）是傳感器大家族中的一員。其依靠檢測物體對光束的遮擋或反射，再由同步回路選通電路，從而檢測遮擋物體的有無。首先，光電開關將輸入電流在發射端上轉換為光信號射出對目標物體進行檢測，多數光電開關選用的是波長接近可見光的紅外線光波；接收端再根據接收到的光線的強弱或有無，從而決定是否產生電脈沖信號。所有能反射光線的物體均可被檢測（物體不限于金屬）。工作原理如圖所示。

光電開關工作原理圖

二、光電開關的分類

（一）漫反射光電開關

1.漫反射光電開關定義

漫反射式光電開關是一種既有發射器功能又兼具接收器功能的傳感器。當被檢測物體經過漫反射光電開關時，物體將發射器發射出來的足量光線通過漫反射方式反射到接收器，于是光電開關就產生了檢測開關信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射光電開關理所當然成為首選的檢測器件。

2.漫反射光電開關在玻璃切裁中的應用

（1）檢測玻璃片尺寸：玻璃片在輥道運送過程中，需要其為琴鍵執行機構提供上下層分選信號，實現不同規格玻璃送往不同位置堆垛機。以橫向運送的2片不同規格玻璃為例，小片玻璃經光電開關后，對應接收端發出電信號至PLC，由PLC按程序派給小片規格送至上層指令至對應琴鍵電磁閥，電磁閥啟動，氣缸注入壓縮空氣抬起，將小片玻璃送至上層。同理，將大片玻璃送至下層！

（2）邊部檢測：玻璃片邊緣由于拉邊機拉引會在邊部形成鋸齒狀凹陷，需經邊部切割后由可橫向移動的清邊輪去除掉，一級清邊輪與二級清邊輪會依據光電開關檢測到的具體邊部位置坐標進行橫向移動，從而通過下壓動作實現自動清邊！

（3）旋轉臺定位檢測：實際生產過程中，玻璃片按尺寸都需橫向堆放。但切裁中不可避免會有部分玻璃片縱向傳送至堆垛機，所以可以通過進入堆垛機前的旋轉臺進行旋轉90°調整，將玻璃片由縱向調整為橫向。當縱向玻璃片經過時，輥道上的光電開關檢測到玻璃片需旋轉，將電信號傳遞給PLC，由PLC按程序分派旋轉臺伺服電機進行動作。旋轉90°后，旋轉臺光電開關檢測到位置調整完畢，電信號傳遞給PLC，由PLC按程序分派給旋轉臺伺服電機停止動作。

（二）鏡反射式光電開關

1.鏡反射式光電開關定義

鏡反射式光電開關也是兼具發射器與接收器功能，光電開關發射器發出的光線經過反射鏡反射回接收器，當被檢測物體經過且完全阻斷光線時，光電開關就產生了檢測開關信號。

2.鏡反射式光電開關在玻璃切裁中的應用

（1）堆垛機定位檢測：堆垛機通常都是雙工作面工作，即堆垛機先將A面面對機械手進行堆垛作業，等堆垛完成后，堆垛機平臺整體旋轉180°至B面面對機械手，此時機械手便可對B面進行堆垛作業！這個過程中保證堆垛平臺旋轉角度的準確性尤為重要！堆垛機底部便有左右兩個鏡反射光電開關，堆垛機兩側分別有與之對應的反射鏡面。當堆垛機平臺整體旋轉時，兩個光電開關發射出的光均未垂直射到鏡面，故接受端也沒有檢測到光信號。待堆垛平臺旋轉至180°時，兩個光電開關發射出的光線均再次垂直入射鏡面，接收端亦都有檢測到光線，從而發出電信號至PLC，由PLC按程序發出停止旋轉的指令至伺服電機。

（2）行車運行安全檢測：在行車運行過程中，因為載重位置不同以及兩側軌道電機狀況不同，很容易出現兩側行駛速度出現差異，從而造成安全事故！為保證行車兩側運行速度相同，需在行車兩側安裝一個鏡反射光電開關及一個行車專用反光鏡，把光電開關檢測距離調整至大于行車自身長度，然后安裝反光鏡保證光電開關光信號垂直入入射接收端，此時光電開關處于長閉狀態。當行車運動兩側速度不同時，光信號無法垂直入射接收端，從而使接收端發出電信號至行車控制器，行車控制器按程序發出停止指令，電機斷電同時抱閘運動，行車剎車，然后由專業人員進行維修！

（三）對射式光電開關

1.對射式光電開關定義

它包含了在結構上相互分離且光軸相對放置的發射器和接收器，發射器發出的光線直接進入接收器，當被檢測物體經過發射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關就產生了開關信號。當檢測物體為不透明時，對射式光電開關是最可靠的檢測裝置。

2.對射式光電開關在玻璃切裁中的應用

堆垛區域安全檢測：在堆垛區域邊界約0.3M以及1M高處，分別安裝有一套對射式光電開關。在堆垛機進行作業時，光電開關處于常閉狀態；當有人或物體不小心走進堆垛區域時，遮擋了光信號，從而使接收端檢測不到光信號。同時接收端發出電信號至PLC，由PLC按程序發出停止堆垛指令至機械手大臂電機及旋轉平臺相應電機，電機抱閘動作，堆垛停止，從而防止了危險的發生！待確認安全后，相關工作人員可進行手動消除報警，此時無物體遮擋光信號，堆垛機可繼續工作！

參考文獻：

[1]蔣慧海.光電開關的原理及應用.江西：銅業工程，2009.

[2]吳曉娜.接近開關的正確選用.河南：中國科技信息，2008.

[3]鄭麟.關于接近傳感器原理及常見故障分析.北京：中國新通信，2015.