隨著食品、飲料、消費品和制藥公司不斷開發(fā)出的五顏六色、形狀各異的新型包裝，包裝設備企業(yè)也在不斷制造能夠滿足他們需求的機器。更快、更準確、更自動化的包裝機更適應創(chuàng)新的、不斷變化的包裝需求，而這，在一定程度上應歸功于傳感器技術的進步。

　　近日，行業(yè)雜志《Packaging World》面向4萬多名讀者進行了一項在線調(diào)查，調(diào)查顯示，用于包裝機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%的消費品行業(yè)。那么，包裝應用中哪種檢測最依賴傳感器呢？本期，我們將和位于美國明尼阿波利斯的 SICK公司一起尋找答案。

　　翻蓋檢測

　　調(diào)查結果顯示，包裝機的傳感器前三大應用場景之一是翻蓋檢測，占29%。在包裝的過程中，當箱子從生產(chǎn)線下來，運到封箱機處時，兩個或四個頂蓋必須全部向下，這樣機器才能在無翻蓋遮擋的情況下將箱子密封起來。待箱內(nèi)裝填完畢，機器必須折疊翻蓋封口，這是一種非常適合自動化操作的可重復應用的方案。

　　在這樣的裝箱過程中，最常見的一個問題是某些類型的光電傳感器無法準確穩(wěn)定地檢測出翻蓋部分是向上還是向下的。當翻蓋的角度不在正確位置時，這種傳感器的光束不能百分百被檢測到，會產(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定制的 ASIC芯片（專用集成芯片），可實現(xiàn)新的背景抑制水平。其中，OES3芯片有一個對數(shù)分段接收器陣列，能夠在整個傳感范圍內(nèi)提供可靠、穩(wěn)定的調(diào)整公差。其還有一個獨特的“有源區(qū)域管理”功能，用一個外接的試點LED模擬干擾和雜散反射，使其易于評估，消除傳感器內(nèi)的假跳現(xiàn)象。此外，該傳感器還有一個自調(diào)光區(qū)功能，結合對數(shù)分段接收器陣列，自動調(diào)整光束強度，能針對幾乎任何顏色或閃光，提供可靠的感知效果。其被動區(qū)域管理功能，允許傳感器在檢測到附近另一個類似頻率的傳感器時，調(diào)整自己的調(diào)制頻率，切實消除干擾。

　　在翻蓋檢測應用中，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否對外部密封操作造成妨礙。如果會，其將觸發(fā)一個輸出信號停下生產(chǎn)線，以便操作員上前糾正。包裝機制造商及其客戶也可以利用這些傳感器的信息，對將箱子立起、包裝并封口的機器微調(diào)，以減少或消除這些應用領域中可能產(chǎn)生的問題。

　　位置檢測

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

　　調(diào)查結果顯示，得到普遍應用的前三大位置傳感器是檢測機械零件結束停止位置的傳感器、監(jiān)視移動的機器零件位置的傳感器以及檢測貼標機位置的傳感器。減少維護、壽命更長、易于更換是位置傳感器的主要研發(fā)趨勢，可以避免機械設備磨損或受到振動及壓力的負面影響。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。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性能的理想選擇。

　　磁柱傳感器用于檢測氣缸中活塞的位置以及裝盒機中氣缸端部的位置，還能控制成型封包機的拼接刀和熱封口機等應用。例如，MZ系列磁柱傳感器使用專有的ASIC技術，具有數(shù)字化的功能，與傳統(tǒng)的簧片開關不同，這種傳感器無需移動零件。這種非接觸式的解決方案因為不會磨損，使用壽命更長，又因為其更抗沖擊、振動，可靠性更高。

　　電感式傳感器幾乎可被用于包括包裝在內(nèi)的工廠自動化的每個領域，其也是一種理想的非接觸式解決方案，用于檢測金屬物體，比如密封盒子里的罐頭數(shù)量是否正確。標準電感式傳感器沒有運動零件，但必須精確安裝。市面上大多數(shù)電感式傳感器的檢測公差是±10%，新型電感式傳感器內(nèi)置一個ASIC芯片，與其他先進技術一起將檢測公差降至±1%，令包裝機制造商在安裝傳感器時有更多冗余。

　　邊緣檢測

　　包裝機中，邊緣檢測占傳感器應用的40%，最常見的三個應用場景是：貼標簽、裝盒、裝箱。以前，許多包裝機使用通束光或反射光電傳感器來進行邊緣檢測，然而，無論上述哪種傳感器，只要有一個包裹到達工序位置就會破壞光束，向自動化系統(tǒng)產(chǎn)生信號。反射光傳感器在檢測非常光亮的表面時容易出現(xiàn)問題，而通束光傳感器在檢測透明包裝時會有失誤。此外，產(chǎn)品的振動或沖擊會導致反射器對不準，出現(xiàn)錯誤跳閘，致使生產(chǎn)線問題頻發(fā)。

　　如今，包裝的類型和尺寸越來越多，客戶有時候希望通過讓產(chǎn)品可以直接被消費者“看見”以抓住其注意力，促進銷售，因此具有高反射效果的亮色的包裝日益流行。這些趨勢使得傳統(tǒng)的傳感器進行的邊緣檢測出現(xiàn)的問題愈發(fā)頻繁：無法正確感知到產(chǎn)品，生產(chǎn)線容易產(chǎn)生堵塞，進而引發(fā)“多米諾骨牌效應”，令生產(chǎn)線中斷，錯誤處理以及損壞產(chǎn)品的現(xiàn)象也時常發(fā)生；貼標操作對定位精準度要求比較高，傳感器如果檢測不到正確的邊緣位置，容易貼錯位置，甚至出現(xiàn)重復計數(shù)、雙觸發(fā)以及錯誤觸發(fā)等問題。

　　以往，操作員會通過降低產(chǎn)線速度來減少傳感器可能引發(fā)的問題，但隨著嚴峻的市場壓力，微調(diào)傳感器變得不可行，制造商對于更靈活、更可靠的解決方案的需求增加。與傳統(tǒng)傳感器技術不同，背景抑制傳感器使用光三角測量來檢測和識別指定傳感區(qū)域內(nèi)的一切?包括目標和背景。

　　使用光三角測量和16個單元的接收器陣列，傳感器的接收器即使在產(chǎn)品快速通過目標區(qū)域時雖然仍能“看到”被測物體后的背景，但會忽略它，這大大提高了檢測的可靠性，并能在大多數(shù)應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問題上也取得了很大進展。

　　小結

　　先進的傳感器正在為滿足機器制造商及其客戶在包裝機以及其他領域的應用需求而努力，如ASIC等先進技術正在提高傳感器的精度和可重復性。傳感器所采用的新設計，消除了運動零件帶來的影響，提高了檢測的可靠性、簡化了維修過程、提高了抗沖擊、抗振動能力。所有這些改進都使得包裝機傳感器能更好地適應包裝材料、尺寸和形狀的變化。

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