利用宽光束传感技术解决物料搬运中的前缘检测难题

当今的物料搬运设备面临着严峻的挑战，既要以更快的速度处理各种包裹，又要保持较高的检测精度。从薄薄的信件到笨重的不规则纸箱，电商处理的包裹种类繁多，这确实给检测工作带来了麻烦。传统的窄光束传感器无法可靠地跟上这种多样性。如果检测系统无法检测到包裹或发出错误警报，就会导致漏运、分流错误和吞吐量下降。

本文分析了窄光束检测在物料搬运应用中难以发挥作用的原因，解释了宽光束逆反射技术是如何解决这些问题的，然后介绍了在自动分拣环境中安装 Banner Engineering 的 B25 宽光束逆反射传感器的实际步骤。

物料搬运中的包裹检测难题

逆反射传感器的工作原理是将光束从传感器发送到反射器，然后反射器现将光线直接反射回传感器的接收器。当物体从传感器和反射器之间通过时，会阻挡返回的光，从而触发检测信号。这种技术在许多工业应用中都能可靠地工作，因为它只需要一个传感器安装位置，反射器安装在输送带框架的另一侧。

挑战在于光束宽度。传统的窄光束逆反射传感器能产生一个聚焦检测点，通常只有几毫米宽。虽然这种精度对于一致的包裹效果很好，但在物料搬运方面却产生了问题，因为在物料搬运过程中，设备要处理从薄薄的邮包到笨重的不规则包装盒的各种材料，而这些材料的位置和条件往往各不相同。

窄光束会产生一些探测问题。包裹不在中间可能只会部分中断光束，导致信号微弱或不一致。有孔、破损或缺口的物品会让光束不受阻碍地穿过，即使包裹明显存在也检测不到。信封或扁平邮件等小物件可能会完全滑过狭窄的检测区域，尤其是在沿传送带边缘移动时。

传送带本身也会造成检测问题。传送带接缝、表面变化和正常的传送带摆动都会引发错误激发信号，从而难以区分实际包裹和传送带异常。传感器和反射器上积聚的灰尘等环境因素会逐渐降低性能，而温度波动则会影响传感器的灵敏度。

这些限制表现为漏检、误触发和系统吞吐量降低。在自动分拣系统中，即使是微小的检测不一致也会导致严重的运行中断。误触发会导致不必要的系统停机，而漏检则会将包裹发送到错误的目的地，从而导致额外的处理成本和客户服务问题。

其根本局限在于，窄光束传感器在需要区域覆盖的应用中只能产生一个探测点。现实世界中的物料搬运操作需要更强大的检测功能，以可靠地处理各种包裹类型和定位条件。

宽光束逆反射技术：更好的方法

宽光束逆反射传感技术在保持逆反射技术可靠性和简便性的同时，扩大了传感区域，从而解决了窄光束检测的基本限制。Banner Engineering 的 B25 宽光束逆反射传感器就是一个例子，如图 1 所示。

图 1：Banner Engineering 的 B25 宽光束逆反射传感器，配有 LED 指示灯和 TEACH 按钮（圆形黄色）。（图片来源：Banner Engineering ）

B25 宽光束逆反射传感器可形成 25 mm 宽的检测区域，而不是传统传感器的窄点检测区域。覆盖范围的扩大意味着包裹无需精确定位即可触发可靠的检测。如图 2 所示，无论包裹是位于传送带的中心还是边缘，宽光束都能提供一致的检测覆盖范围，这一点在检测薄型邮包和聚乙烯袋时得到了验证。

图 2：光束覆盖范围为 25 mm 可检测薄型邮件的 B25 宽光束传感器。（图片来源：Banner Engineering ）

这种方法尤其适用于有洞、破损或不规则边缘的包裹。虽然窄光束可能会穿过受损包裹的缝隙，但宽光束的覆盖范围使得包裹的某些部分更有可能阻挡足够的光线以触发检测。该传感器可在 25 mm 感应区域内的任何地方可靠地检测出小至 3 mm 的物体，因此对小信封和较大的包裹都很有效。图 3 用一个有孔洞的周转箱说明了这种能力，孔洞可以让窄光束穿过而不被发现。

图 3：使用 B25 宽光束传感器对带有孔洞和不规则形状的物体进行宽光束检测。（图片来源：Banner Engineering）

利用智能学习功能获得真实世界性能优势

B25 包括自适应学习功能，可根据输送条件自动调整。传感器可以学会区分正常皮带特性和实际包裹。这有助于分辩因皮带接缝、表面变化和皮带正常运动而产生的误触发。系统会根据运行环境自动优化检测阈值。

在传送带应用中，无论包裹的形状或位置如何，B25 的宽光束检测都能提供更可靠的前缘检测。这可以更好地控制分流操作的时间，并在分拣系统中实现更精确的包裹分流。

这种学习能力可适应灰尘积聚或温度变化等环境变化，有助于长期保持性能。这减少了频繁重新校准的需要，有助于在苛刻的工业环境中保持稳定的检测可靠性。

B25 的响应时间小于 0.5 ms，采用工业级结构（IP67 防护等级，工作温度范围为 -30°C 至 +60°C），可在处理高速操作的同时承受恶劣的物料搬运环境。

在物料搬运系统中安装 B25 传感器

要在物料搬运系统中安装和运行 B25 传感器，需要在标准工业实践的基础上采取简单明了的安装和配置步骤。

首先要进行正确的传感器定位。安装 B25，使其垂直于反射器，同时考虑到输送带宽度和需要检测的包裹高度范围。传感器可在距离反射器 2 米的范围内有效工作，为不同的传送带配置提供灵活的定位。

BRT-51X51BM 方形反射器是适合大多数应用的反射器，对于大多数物料搬运设备都能实现有效工作。安装时要确保传感器和反射器都安装牢固，以防止振动引起的对准问题。

其配置过程简单明了。对于基本应用，带 LED 指示条的内置 TEACH 按钮可对的当前设置提供清晰的反馈。当包裹类型和传送带条件一致时，静态 TEACH 可以很好地发挥作用，而动态 TEACH 则能更好地适应包裹和传送带特性各不相同的混合应用。图 4 中的配置图显示了 TEACH 按钮界面提供的全部设置选项。

图 4：使用 TEACH 按钮和 LED 指示灯的 B25 宽光束传感器配置选项。（图片来源：Banner Engineering）

对于安装在难以触及位置的传感器，远程输入编程选项允许使用简单的脉冲序列通过接线连接进行配置。

B25 传感器可通过标准离散输出与现有控制系统轻松集成。4 针 M12 连接器通过单个连接提供电源、离散输出和 IO-Link 通信。对于已在使用 IO-Link 基础设施的设施，B25 传感器可提供更强的诊断功能和实时数据监控能力。

Banner 为 Rockwell Allen-Bradley PLC 提供了附加指令 (AOI) 文件，可简化集成，并通过现有编程环境访问高级传感器功能。

大多数安装都可以使用标准的工业安装五金件和电气连接来完成，这使得 B25 宽光束传感器成为现有窄光束传感器应用的实用升级途径。

结语

宽光束逆反射传感技术解决了窄光束传感器在不同包裹环境中面临的检测难题。B25 宽光束传感器的覆盖范围为 25 mm，能可靠地检测到小至 3 mm 的物体，而不受定位影响，能处理带孔和不规则边缘的包裹，并能自动适应传送带的特性。对于经常出现漏检和误触发的物料搬运设施，B25 传感器能在保持传统逆反射技术简便性的同时提高其可靠性。