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隨著消費(fèi)者對(duì)于包裝的需求越來(lái)越多樣化，包裝設(shè)備企業(yè)也在適應(yīng)趨勢(shì)進(jìn)行改變，而傳感器的應(yīng)用在其中功不可沒。今天，我們將探討包裝生產(chǎn)線上翻蓋檢測(cè)、位置檢測(cè)、邊緣檢測(cè)這三大應(yīng)用場(chǎng)景所使用的傳感器類型，以及針對(duì)這些傳感器的技術(shù)研發(fā)和改進(jìn)成果。

近日，行業(yè)雜志《Packaging World》面向4萬(wàn)多名讀者進(jìn)行了一項(xiàng)在線調(diào)查，調(diào)查顯示，用于包裝機(jī)的傳感器在食品和飲料行業(yè)讀者占比28%，其次是占比為10.8%的醫(yī)療保健行業(yè)和占比9.3%的消費(fèi)品行業(yè)。那么，包裝應(yīng)用中哪種檢測(cè)最依賴傳感器呢？本期，我們將和位于美國(guó)明尼阿波利斯的SICK公司一起尋找答案。

翻蓋檢測(cè)

調(diào)查結(jié)果顯示，包裝機(jī)的傳感器前三大應(yīng)用場(chǎng)景之一是翻蓋檢測(cè)，占29%。在包裝的過(guò)程中，當(dāng)箱子從生產(chǎn)線下來(lái)，運(yùn)到封箱機(jī)處時(shí)，兩個(gè)或四個(gè)頂蓋必須全部向下，這樣機(jī)器才能在無(wú)翻蓋遮擋的情況下將箱子密封起來(lái)。待箱內(nèi)裝填完畢，機(jī)器必須折疊翻蓋封口，這是一種非常適合自動(dòng)化操作的可重復(fù)應(yīng)用的方案。

在這樣的裝箱過(guò)程中，最常見的一個(gè)問題是某些類型的光電傳感器無(wú)法準(zhǔn)確穩(wěn)定地檢測(cè)出翻蓋部分是向上還是向下的。當(dāng)翻蓋的角度不在正確位置時(shí)，這種傳感器的光束不能百分百被檢測(cè)到，會(huì)產(chǎn)生誤讀，最終“堵塞”生產(chǎn)線。帶有背景抑制功能的光電傳感器可以解決這一問題。

例如，SICK公司生產(chǎn)的背景抑制傳感器配有一個(gè)定制的ASIC芯片（專用集成芯片），可實(shí)現(xiàn)新的背景抑制水平。其中，OES3芯片有一個(gè)對(duì)數(shù)分段接收器陣列，能夠在整個(gè)傳感范圍內(nèi)提供可靠、穩(wěn)定的調(diào)整公差。其還有一個(gè)獨(dú)特的“有源區(qū)域管理”功能，用一個(gè)外接的試點(diǎn)LED模擬干擾和雜散反射，使其易于評(píng)估，消除傳感器內(nèi)的假跳現(xiàn)象。此外，該傳感器還有一個(gè)自調(diào)光區(qū)功能，結(jié)合對(duì)數(shù)分段接收器陣列，自動(dòng)調(diào)整光束強(qiáng)度，能針對(duì)幾乎任何顏色或閃光，提供可靠的感知效果。其被動(dòng)區(qū)域管理功能，允許傳感器在檢測(cè)到附近另一個(gè)類似頻率的傳感器時(shí)，調(diào)整自己的調(diào)制頻率，切實(shí)消除干擾。

在翻蓋檢測(cè)應(yīng)用中，這款傳感器可以根據(jù)反射的光線量做出調(diào)整，還能確定翻蓋的角度會(huì)否對(duì)外部密封操作造成妨礙。如果會(huì)，其將觸發(fā)一個(gè)輸出信號(hào)停下生產(chǎn)線，以便操作員上前糾正。包裝機(jī)制造商及其客戶也可以利用這些傳感器的信息，對(duì)將箱子立起、包裝并封口的機(jī)器微調(diào)，以減少或消除這些應(yīng)用領(lǐng)域中可能產(chǎn)生的問題。

位置檢測(cè)

包裝機(jī)上的位置傳感器包括限位開關(guān)、接近開關(guān)、線性編碼器、磁柱傳感器和光電傳感器——所有這些都是用來(lái)顯示各機(jī)器組件是否存在、位置在何處的。本次調(diào)查顯示，位置檢測(cè)是用于包裝機(jī)的傳感器第二常見的應(yīng)用場(chǎng)景，占39%。這些傳感器可以檢測(cè)轉(zhuǎn)向器、推桿和裝盒機(jī)中的氣缸、拼接刀、抓手、切割輪、護(hù)鏈上的標(biāo)記以及許多其他零件的位置。絕大多數(shù)情況下，傳感器檢測(cè)的都是機(jī)器的金屬零件。

調(diào)查結(jié)果顯示，得到普遍應(yīng)用的前三大位置傳感器是檢測(cè)機(jī)械零件結(jié)束停止位置的傳感器、監(jiān)視移動(dòng)的機(jī)器零件位置的傳感器以及檢測(cè)貼標(biāo)機(jī)位置的傳感器。減少維護(hù)、壽命更長(zhǎng)、易于更換是位置傳感器的主要研發(fā)趨勢(shì)，可以避免機(jī)械設(shè)備磨損或受到振動(dòng)及壓力的負(fù)面影響。與光電傳感器一樣，ASIC芯片的高端性能使得現(xiàn)在的傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)這些目標(biāo)。其中，磁柱傳感器和電感傳感器這兩種位置傳感器都是可以提升包裝機(jī)性能的理想選擇。

磁柱傳感器用于檢測(cè)氣缸中活塞的位置以及裝盒機(jī)中氣缸端部的位置，還能控制成型封包機(jī)的拼接刀和熱封口機(jī)等應(yīng)用。例如，MZ系列磁柱傳感器使用專有的ASIC技術(shù)，具有數(shù)字化的功能，與傳統(tǒng)的簧片開關(guān)不同，這種傳感器無(wú)需移動(dòng)零件。這種非接觸式的解決方案因?yàn)椴粫?huì)磨損，使用壽命更長(zhǎng)，又因?yàn)槠涓箾_擊、振動(dòng)，可靠性更高。

電感式傳感器幾乎可被用于包括包裝在內(nèi)的工廠自動(dòng)化的每個(gè)領(lǐng)域，其也是一種理想的非接觸式解決方案，用于檢測(cè)金屬物體，比如密封盒子里的罐頭數(shù)量是否正確。標(biāo)準(zhǔn)電感式傳感器沒有運(yùn)動(dòng)零件，但必須精確安裝。市面上大多數(shù)電感式傳感器的檢測(cè)公差是±10%，新型電感式傳感器內(nèi)置一個(gè)ASIC芯片，與其他先進(jìn)技術(shù)一起將檢測(cè)公差降至±1%，令包裝機(jī)制造商在安裝傳感器時(shí)有更多冗余。

邊緣檢測(cè)

包裝機(jī)中，邊緣檢測(cè)占傳感器應(yīng)用的40%，最常見的三個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景是：貼標(biāo)簽、裝盒、裝箱。以前，許多包裝機(jī)使用通束光或反射光電傳感器來(lái)進(jìn)行邊緣檢測(cè)，然而，無(wú)論上述哪種傳感器，只要有一個(gè)包裹到達(dá)工序位置就會(huì)破壞光束，向自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生信號(hào)。反射光傳感器在檢測(cè)非常光亮的表面時(shí)容易出現(xiàn)問題，而通束光傳感器在檢測(cè)透明包裝時(shí)會(huì)有失誤。此外，產(chǎn)品的振動(dòng)或沖擊會(huì)導(dǎo)致反射器對(duì)不準(zhǔn)，出現(xiàn)錯(cuò)誤跳閘，致使生產(chǎn)線問題頻發(fā)。

如今，包裝的類型和尺寸越來(lái)越多，客戶有時(shí)候希望通過(guò)讓產(chǎn)品可以直接被消費(fèi)者“看見”以抓住其注意力，促進(jìn)銷售，因此具有高反射效果的亮色的包裝日益流行。這些趨勢(shì)使得傳統(tǒng)的傳感器進(jìn)行的邊緣檢測(cè)出現(xiàn)的問題愈發(fā)頻繁：無(wú)法正確感知到產(chǎn)品，生產(chǎn)線容易產(chǎn)生堵塞，進(jìn)而引發(fā)“多米諾骨牌效應(yīng)”，令生產(chǎn)線中斷，錯(cuò)誤處理以及損壞產(chǎn)品的現(xiàn)象也時(shí)常發(fā)生；貼標(biāo)操作對(duì)定位精準(zhǔn)度要求比較高，傳感器如果檢測(cè)不到正確的邊緣位置，容易貼錯(cuò)位置，甚至出現(xiàn)重復(fù)計(jì)數(shù)、雙觸發(fā)以及錯(cuò)誤觸發(fā)等問題。

以往，操作員會(huì)通過(guò)降低產(chǎn)線速度來(lái)減少傳感器可能引發(fā)的問題，但隨著嚴(yán)峻的市場(chǎng)壓力，微調(diào)傳感器變得不可行，制造商對(duì)于更靈活、更可靠的解決方案的需求增加。與傳統(tǒng)傳感器技術(shù)不同，背景抑制傳感器使用光三角測(cè)量來(lái)檢測(cè)和識(shí)別指定傳感區(qū)域內(nèi)的一切——包括目標(biāo)和背景。

使用光三角測(cè)量和16個(gè)單元的接收器陣列，傳感器的接收器即使在產(chǎn)品快速通過(guò)目標(biāo)區(qū)域時(shí)雖然仍能“看到”被測(cè)物體后的背景，但會(huì)忽略它，這大大提高了檢測(cè)的可靠性，并能在大多數(shù)應(yīng)用中將誤讀率降低到近似為零。這些類型的傳感器在解決邊緣檢測(cè)問題上也取得了很大進(jìn)展。

小結(jié)

先進(jìn)的傳感器正在為滿足機(jī)器制造商及其客戶在包裝機(jī)以及其他領(lǐng)域的應(yīng)用需求而努力，如ASIC等先進(jìn)技術(shù)正在提高傳感器的精度和可重復(fù)性。傳感器所采用的新設(shè)計(jì)，消除了運(yùn)動(dòng)零件帶來(lái)的影響，提高了檢測(cè)的可靠性、簡(jiǎn)化了維修過(guò)程、提高了抗沖擊、抗振動(dòng)能力。所有這些改進(jìn)都使得包裝機(jī)傳感器能更好地適應(yīng)包裝材料、尺寸和形狀的變化。