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测量光幕如何实现高精度定位?

在自动化生产线上,一台测量光幕不仅能判断“有没有人进入危险区”,还能精确识别手指从哪个位置伸入、包裹的高度是多少、机器人该在哪个点抓取——
这种毫米级的精准定位能力,正是它区别于普通传感器的核心优势。

那么,测量光幕究竟是如何实现高精度定位的?
它靠的不是单一技术,而是一套精密协同的系统工程。


一、高密度光束阵列:构建“空间坐标系”**

定位的第一步,是划分空间

测量光幕由数十甚至上百对红外发射与接收单元组成,垂直排列,形成密集的“光栅”。
光束间距越小,分辨率越高,常见规格有:

  • 14mm(常规精度)
  • 10mm、7.5mm、5mm(高精度)

例如:一对1米高的光幕,若光束间距为10mm,就相当于建立了100个垂直“检测点”,形成一个虚拟的二维坐标系。
当物体遮挡某束光时,系统即可根据光束编号确定其垂直位置。


二、双光幕立体检测:实现三维定位**

单对光幕只能检测物体在垂直平面内的位置(Y轴)。
要实现真正的高精度定位(如X、Y、Z坐标),通常采用双光幕或多光幕组合

例如:

  • 两对光幕平行安装,形成前后两道“光墙”;
  • 通过分析物体先后遮挡两道光幕的时间差和位置,可计算出其移动方向、速度和大致厚度
  • 结合传送带编码器信号,还能确定物体在水平方向(X轴)的精确位置。

这种“立体感知”技术,广泛应用于物流分拣、机器人引导等场景。


三、高速同步扫描:捕捉动态目标**

高精度定位不仅要求“准”,还要求“快”。

测量光幕采用微秒级高速扫描技术

  • 发射端按顺序快速点亮每一束红外光;
  • 接收端同步检测,扫描周期可短至2~10毫秒
  • 即使物体高速移动(如传送带速度达2m/s),也能精准捕捉其轮廓变化。

这种高速响应,确保定位不延迟、不漏检。


四、智能算法处理:从“遮挡”到“坐标输出”**

光幕内部的处理器会实时分析:

  • 哪几束光被遮挡?
  • 遮挡持续时间?
  • 是否连续多束被遮?

通过算法(如边缘检测、轮廓拟合),系统可计算出:

  • 物体的进入位置(Y坐标)
  • 高度或宽度
  • 中心点位置
  • 甚至运动轨迹

部分高端光幕支持模拟量输出或通信接口(如IO-Link、EtherCAT),可直接将定位数据传给PLC或机器人控制器。


五、光学聚焦与对准技术:确保光束“不偏不倚”**

为防止光束发散或偏移影响定位精度,
测量光幕采用:

  • 微型透镜阵列:聚焦红外光,形成细直光束;
  • 精密对准机构:带LED对准指示或数字校准功能,确保发射与接收端精准对齐;
  • 温度补偿:防止热胀冷缩导致光路偏移。

六、应用场景:定位能力的实际体现**

  • 安全防护:精确定位入侵位置,区分是手还是工具;
  • 物流测量:自动测量包裹长宽高,用于计费或分拣;
  • 机器人引导:告诉机械臂“目标在哪儿”,实现精准抓取;
  • 质量检测:检测产品缺边、变形等缺陷。

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