光电开关在玻璃切裁中的应用

张国

摘 要：“智能工厂”作为国家工业4.0项目三大主题之一，着重研究智能化生产系统及过程，包括网络化分布式生产设施的实现。由于光电开关可实现人体与物体或物体与物体的无接触式检测，再加上其具有检测速度快、检测信号稳定等优点，因此光电开关在智能自动化生产过程中必不可少。在现代化浮法玻璃生产线中，玻璃原片尺寸筛选、辊道输送、堆垛下架等都与光电开关密切相关。依靠其检测后提供的电信号，可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）便可按程序发出动作指令给相应执行机构，从而快速准确实现自动化生产！

关键词：光电开关；信号检测；玻璃切裁

一、光电开关工作原理

光电开关（即光电接近传感器）是传感器大家族中的一员。其依靠检测物体对光束的遮挡或反射，再由同步回路选通电路，从而检测遮挡物体的有无。首先，光电开关将输入电流在发射端上转换为光信号射出对目标物体进行检测，多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波；接收端再根据接收到的光线的强弱或有无，从而决定是否产生电脉冲信号。所有能反射光线的物体均可被检测（物体不限于金属）。工作原理如图所示。

光电开关工作原理图

二、光电开关的分类

（一）漫反射光电开关

1.漫反射光电开关定义

漫反射式光电开关是一种既有发射器功能又兼具接收器功能的传感器。当被检测物体经过漫反射光电开关时，物体将发射器发射出来的足量光线通过漫反射方式反射到接收器，于是光电开关就产生了检测开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射光电开关理所当然成为首选的检测器件。

2.漫反射光电开关在玻璃切裁中的应用

（1）检测玻璃片尺寸：玻璃片在辊道运送过程中，需要其为琴键执行机构提供上下层分选信号，实现不同规格玻璃送往不同位置堆垛机。以横向运送的2片不同规格玻璃为例，小片玻璃经光电开关后，对应接收端发出电信号至PLC，由PLC按程序派给小片规格送至上层指令至对应琴键电磁阀，电磁阀启动，气缸注入压缩空气抬起，将小片玻璃送至上层。同理，将大片玻璃送至下层！

（2）边部检测：玻璃片边缘由于拉边机拉引会在边部形成锯齿状凹陷，需经边部切割后由可横向移动的清边轮去除掉，一级清边轮与二级清边轮会依据光电开关检测到的具体边部位置坐标进行横向移动，从而通过下压动作实现自动清边！

（3）旋转台定位检测：实际生产过程中，玻璃片按尺寸都需横向堆放。但切裁中不可避免会有部分玻璃片纵向传送至堆垛机，所以可以通过进入堆垛机前的旋转台进行旋转90°调整，将玻璃片由纵向调整为横向。当纵向玻璃片经过时，辊道上的光电开关检测到玻璃片需旋转，将电信号传递给PLC，由PLC按程序分派旋转台伺服电机进行动作。旋转90°后，旋转台光电开关检测到位置调整完毕，电信号传递给PLC，由PLC按程序分派给旋转台伺服电机停止动作。

（二）镜反射式光电开关

1.镜反射式光电开关定义

镜反射式光电开关也是兼具发射器与接收器功能，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。

2.镜反射式光电开关在玻璃切裁中的应用

（1）堆垛机定位检测：堆垛机通常都是双工作面工作，即堆垛机先将A面面对机械手进行堆垛作业，等堆垛完成后，堆垛机平台整体旋转180°至B面面对机械手，此时机械手便可对B面进行堆垛作业！这个过程中保证堆垛平台旋转角度的准确性尤为重要！堆垛机底部便有左右两个镜反射光电开关，堆垛机两侧分别有与之对应的反射镜面。当堆垛机平台整体旋转时，两个光电开关发射出的光均未垂直射到镜面，故接受端也没有检测到光信号。待堆垛平台旋转至180°时，两个光电开关发射出的光线均再次垂直入射镜面，接收端亦都有检测到光线，从而发出电信号至PLC，由PLC按程序发出停止旋转的指令至伺服电机。

（2）行车运行安全检测：在行车运行过程中，因为载重位置不同以及两侧轨道电机状况不同，很容易出现两侧行驶速度出现差异，从而造成安全事故！为保证行车两侧运行速度相同，需在行车两侧安装一个镜反射光电开关及一个行车专用反光镜，把光电开关检测距离调整至大于行车自身长度，然后安装反光镜保证光电开关光信号垂直入入射接收端，此时光电开关处于长闭状态。当行车运动两侧速度不同时，光信号无法垂直入射接收端，从而使接收端发出电信号至行车控制器，行车控制器按程序发出停止指令，电机断电同时抱闸运动，行车刹车，然后由专业人员进行维修！

（三）对射式光电开关

1.对射式光电开关定义

它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。

2.对射式光电开关在玻璃切裁中的应用

堆垛区域安全检测：在堆垛区域边界约0.3M以及1M高处，分别安装有一套对射式光电开关。在堆垛机进行作业时，光电开关处于常闭状态；当有人或物体不小心走进堆垛区域时，遮挡了光信号，从而使接收端检测不到光信号。同时接收端发出电信号至PLC，由PLC按程序发出停止堆垛指令至机械手大臂电机及旋转平台相应电机，电机抱闸动作，堆垛停止，从而防止了危险的发生！待确认安全后，相关工作人员可进行手动消除报警，此时无物體遮挡光信号，堆垛机可继续工作！

参考文献：

[1]蒋慧海.光电开关的原理及应用.江西：铜业工程，2009.

[2]吴晓娜.接近开关的正确选用.河南：中国科技信息，2008.

[3]郑麟.关于接近传感器原理及常见故障分析.北京：中国新通信，2015.