激光定位在棉花加工中的应用和发展方向

■ 杜泳溧 孙 科 雷 鹏 杨晓林 刘盼盼

〔郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州 450004〕

一、激光定位的应用领域

当前激光技术已经被广泛应用于各行各业，小到激光扫描仪，大到巡航导弹的激光跟踪系统，激光技术在其中都起着至关重要的作用。激光定位作为激光技术的一个分支，凭借其光束发散度小、相干性好以及闪光时间短等优点被广泛应用到零售业的扫码枪、建筑行业的激光测距、激光准直，加工行业的激光标线、激光切割等上。此外，激光定位也是安防报警系统中的重要技术。

二、激光定位原理介绍

目前较常见的激光定位大多是通过激光对射技术来实现其功能的，现就激光对射的系统组成及工作原理做一下简单介绍。

激光对射探测器由收、发两部分组成，使用DC 6 V～36 V电源驱动发射端，发射直径约3 mm的单束或多束激光束，照射距离可达几百米。接收器由光学透镜、激光光电管、放大整形电路、功率驱动器及执行机构等组成。其工作原理是接收器能收到激光射束为正常状态，而当发生入侵时，发射器发射的激光束被遮挡，即光电管接收不到激光，此时接收器将发出相应的报警信号，并经整形放大后输出开关量电平信号，再通过相应的控制器转换信号，最终实现系统及部件的定位、急停等相应指令。

激光对射探测器的选型方面，常用的有四种控制方式。

NPN NO：常态下电路断开，当感应到物体时输出负电压信号，驱动电路闭合。

NPN NC：常态下电路闭合，当感应到物体时负电压信号断开，驱动电路断开。

PNP NO：常态下电路断开，当感应到物体时输出正电压信号，驱动电路闭合。

PNP NC：常态下电路闭合，当感应到物体时正电压信号断开，驱动电路断开。

相较传统的机械定位和红外定位，激光对射定位的优势有探测距离远、误报率低、抗干扰性强，对其它设备无干扰，受恶劣天气和室内外强光影响较小，可以全天候工作；传统的红外定位则很容易被障碍物遮挡，传输距离也较短，因此需要大量密集部署传感器，造成较高的硬件和施工成本。此外红外定位易受热源、灯光等干扰，致使定位精度下降。

图1 市面上常用的激光对射探测器

三、激光定位在棉花加工中应用实例

下面我们来简单了解一下激光定位技术在棉花加工行业都有哪些应用实例。

目前在棉花加工厂生产线上应用的MWBS-8型全自动棉包刷唛机在对棉包进行刷唛过程中就是采用激光对射系统实现精准停包定位。由于MWBS-8型刷唛机对于棉包定位精度要求很高，喷头需要紧贴着棉包两个端面才能实现最理想的刷唛效果，所以MWBS-8型刷唛机采用了变频器多段频率控制和激光精确定位的方式来实现棉包停靠位置的精准稳定。

没有待刷棉包的情况下，输送带以30Hz-50Hz的频率空载运行，当B面光电探头检测到有棉包进入时，系统会根据工控机是否有正常条码而判断是否属于正常待刷棉包，如果属于需要刷唛的棉包，就会进入多段定位程序。

棉包运行到A面光电探头之后，激光对管开始启动供电，向刷唛机系统输出高电平，同时输送带变频器开始降速变频，以4Hz左右的频率接近激光对管，如果对射激光束被棉包端面遮挡，激光对管向刷唛机系统输出低电平，则认为棉包到达合适位置，停止输送带，从而实现自动精确定位。

图2 MWBS-8全自动棉包刷唛机应用图例

四、激光定位在棉花加工中的应用前景

现阶段我国棉花加工企业还普遍采用人工拉运棉包的方式将生产线上的成包皮棉运送到指定位置，随着生产工艺的进步，这种方式已经逐渐无法适应生产线自动化水平的要求，如果能将激光定位技术应用到自动接包上，凭借其无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等特点，相信一定能大大提高棉花加工企业的生产效率。

激光定位技术也可以在棉花加工企业安全生产中发挥积极作用。由于近年来棉花行情走低，很多棉花加工企业经济效益不佳，普遍存在设备陈旧，技术更新缓慢的问题，再加上棉花加工的季节性因素和加工车间恶劣的工作环境的影响，企业也一直缺乏高素质的技术工人。在这种情况下，如果采用激光对射技术在加工车间的危险位置布防，并辅以蜂鸣器和喇叭等报警设备，如有生产人员触及红线，高分贝的报警喇叭及时预警并配合生产设备的联动控制，将可以有效地减少安全事故的发生。

以上只是激光定位在棉花加工行业的一些初步应用，随着新技术新工艺的的不断发展，特别是伴随着人工智能技术的进步，棉花加工行业的的智能化水平也在不断提高，激光定位技术在棉花加工行业中的应用前景也必然更加广阔。☆