立體倉庫自動分揀系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文.doc

1、立體倉庫自動分揀系統(tǒng)的設(shè)計目錄摘要1abstract2第一章 前言31.1 立體倉庫的簡介31.2 自動分揀系統(tǒng)的分類及功能31.2.1 自動分揀系統(tǒng)的組成31.2.2 自動分揀系統(tǒng)的分類41.2.3 自動分揀系統(tǒng)的特點61.2.4 自動分揀系統(tǒng)的功能61.3國內(nèi)外目前的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢71.4主要研究的內(nèi)容91.5本論文需要解決的問題11第二章 總體方案的設(shè)計122.1 控制要求122.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖122.3 系統(tǒng)框圖132.4 傳感器與電動機的布置142.4.1 傳感器的布置142.4.2 電機的布置142.5 控制方式的選用172.5.1 控制方式的簡介172.5.2 控制方式的最終選

2、定18第三章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計203.1 plc的發(fā)展概況203.1.1 plc的定義203.1.2 plc的特點203.1.3 plc的應(yīng)用領(lǐng)域213.1.4 plc的分類與選擇223.2 機械手的概況233.3 電動機的選擇233.4 傳感器243.4.1 光電式接近開關(guān)253.4.2 對射式光電接近開關(guān)253.4.3 反射式接近開關(guān)263.4.4 漫射式光電接近開關(guān)263.4.5 光纖式傳感器273.5 光電傳感器在自動檢測中的應(yīng)用273.5.1 對射式光電傳感器的應(yīng)用273.5.2 反射式傳感器的應(yīng)用283.5.3 漫射式傳感器的應(yīng)用283.6 霍爾傳感器293.7 電子式行程開關(guān)303

3、.7.1 festo的接近式傳感器303.7.2電子式行程開關(guān)位置控制裝置303.8 壓力傳感器313.9 傳感器的連接方法313.10 使用電器設(shè)備的注意事項323.11 電氣回路連接安全規(guī)則323.12 模擬檢測32第四章 控制系統(tǒng)的設(shè)計3441 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)3442 控制系統(tǒng)的性能要求3443 plc控制器控制部分354.3.1 機械手移動物品的過程354.3.2操作方式概念364.3.3機械手與plc的i/0（輸入/輸出端口）414.3.4初始化及報警程序424.3.5 擺動機械手的控制4344 全系統(tǒng)plc的控制程序44第五章 結(jié)束語47主要參考文獻48致謝49立體倉庫自動分揀

4、系統(tǒng)的設(shè)計摘要自動化是現(xiàn)代物流技術(shù)發(fā)展的主要趨勢，因此作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)主要組成部分的立體倉庫在整個物流系統(tǒng)中占有非常重要的地位。如何準確的放置不同貨物，這才是本文的關(guān)鍵，我選擇的是用機械手來完成這項任務(wù)。機械手在先進制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動?？梢詫崿F(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著很大的作用，因此應(yīng)用也就十分的廣泛。本文在縱觀了近年來機械手發(fā)展狀況的基礎(chǔ)上，結(jié)合機械手方面的設(shè)計，對機械手技術(shù)進行了系統(tǒng)的分析，提出了plc控制的設(shè)計方案等。在plc控制下，它可在行程范圍內(nèi)將物體從一點搬運至另一任意點，可置

5、放于各種不同的貨架上?？刂葡到y(tǒng)中選擇plc的控制單元來完成系統(tǒng)功能的初始化、機械手的移動、故障報警等功能。通過以上部分的工作，得出了經(jīng)濟型、實用型、高可靠型分揀機械手的設(shè)計方案，這樣就更加有利于我們來放置不同的貨物，大大的提高了工作效率。關(guān)鍵詞：機械手，可編程控制器（plc），立體倉庫，物流，the design for the automatic sorting system of the warehouseabstractautomatic technology is the main tendence of the logistic.as the main element of the

6、modern logistic system,automated storage has a very important statue in the whole logistic system.how accurate placement of different goods,this is the key to this article,i chose to use the robot to accomplish this task.manipulator plays an extremely important role in the filed of advanced manufact

7、uring.it can carry goods sort materials and do heavry works instead of the the human beings.it also can realize mechanization and automation of the production,do the jobs in harmful environment to protect the personal safety.play in the national economy a big role,it also a wide range of application

8、.throughout this peper,robot development in recent years,based on the design aspects of a combination of mechanical hand,robt techonolgy on a systematic analysis,presented the design of plc control programs.on the control of the plc system,it can take bodies from one place to another in the range of

9、 its journey,can be placed in different shelves.select the plc control system for the control unit to complete the initialization of system functionality ,the mobile robot,fault alarm functions and so on.through the work above, a practical, economical, high-reliability sorting material manipulator w

10、as designed, this will help us to place more different goods, which greatly improves the efficiency of.key words:manipulator;programmable logic controller(plc);retrieval system;logistic第一章 前言1.1 立體倉庫的簡介自動化是現(xiàn)代物流技術(shù)發(fā)展的一個主要趨勢，因此作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)主要組成部分的立體倉庫在整個物流系統(tǒng)中占有非常重要的地位。立體倉庫的出現(xiàn)不僅徹底改變了整個倉儲物流行業(yè)勞動密集、效率低下的落后狀況，而且

11、極大的拓展了倉庫的功能，適應(yīng)了物流現(xiàn)代化的發(fā)展要求。立體倉庫是一個將毛坯、半成品、配套件或成品、工具等物料自動存取、自動檢索的系統(tǒng)，是物流系統(tǒng)的重要組成部分。立體倉庫主要由庫房、堆垛起重機、出入庫運輸機、控制計算機、狀態(tài)檢測器等部分組成，必要時還配有信息輸入設(shè)備如條形碼掃描器等。立體倉庫是一種設(shè)置有高層貨架，并配置有倉儲機械和自動控制、計算機管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)物料搬運、存儲機械自動化，存儲管理現(xiàn)代化的一種新型倉庫。它充分利用倉庫空間，集信息、存儲、管理與一體化，利用微電子自動控制技術(shù)實現(xiàn)倉儲作業(yè)的自動化，采用先進的計算機管理系統(tǒng)實現(xiàn)管理現(xiàn)代化。與普通平庫相比，它有無可比擬的優(yōu)越性：首先立體倉庫節(jié)

12、約空間、節(jié)省勞動力，可充分提高倉庫的空間利用率，降敵倉儲成本。據(jù)國際倉儲自動化協(xié)會提供的資料顯示：以庫存11000托盤，月吞吐10000托盤的冷庫為例，自動化立體倉庫與普通平庫比較情況為：用地面積為13%，工作人員為21.9%，吞吐成本為55.7%，總投資為63.3%，而且立體倉庫單位面積存儲量是普通平庫的4-7倍。其次、由于采用自動控制技術(shù)及計算機管理系統(tǒng)，極大的提高了倉庫吞吐效率和管理水平。其存儲作業(yè)迅速準確，使作業(yè)過程中的貨損大大的減少；通過對倉庫物資的優(yōu)化管理，可減少庫存、縮短物資的周轉(zhuǎn)期，提高資金的周轉(zhuǎn)率，從而提高經(jīng)濟效益。再次、自動化程度高，可實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通訊、實時圖像顯示，為可視

13、化監(jiān)控提供了方便。1.2 自動分揀系統(tǒng)的分類及功能1.2.1 自動分揀系統(tǒng)的組成自動分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成 控制裝置的作用是識別、接收和處理分揀信號，根據(jù)分揀信號的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達地點或按貨主的類別對商品進行自動分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測、語音識別、高度檢測及形狀識別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去，根據(jù)對這些分揀信號判斷，來決定某一種商品該進入哪一個分揀道口。 分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當(dāng)具有相同分揀信號的商品經(jīng)過該裝置時，該裝置動作，使改變在輸送裝置上的運行方

14、向進入其它輸送機或進入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種的裝置對分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。 輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機，其主要作用是使待分揀商品貫通過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機（或主傳送帶）以便進行后續(xù)作業(yè)。分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機（或主傳送帶）進入集貨區(qū)域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使商品從主輸送裝置滑向集貨站臺，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫儲存，或是組配裝車并進行配送作業(yè)。 以上四部分裝置通過計

15、算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個完整的自動分揀系統(tǒng)1.2.2 自動分揀系統(tǒng)的分類堆塊式分揀系統(tǒng) （pusher sorting system）堆塊式分揀機由鏈板式輸送機和具有獨特形狀的滑塊在鏈板間左右滑動進行商品分揀的推塊等組成。推塊式分揀系統(tǒng)是由推塊式分揀機，供件機，分流機，信息采集系統(tǒng)，控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等組成。 1、可適應(yīng)不同大小、重量、形狀的各種不同商品； 2、分揀時輕柔、準確； 3、可向左、右兩側(cè)分揀，占地空間??； 4、分揀時所需商品間隙小，分揀能力高達18000個/時； 5、機身長，最長達110米，出口多。 交叉帶式分揀系統(tǒng) （carbel sortin

16、g）由主驅(qū)動帶式輸送機和載有小型帶式輸送機的臺車(簡稱“小車”)聯(lián)接在一起，當(dāng)“小車”移動到所規(guī)定的分揀位置時，轉(zhuǎn)動皮帶，完成把商品分揀送出的任務(wù)。因為主驅(qū)動帶式輸送機與“小車”上的帶式輸送機呈交叉狀，故稱交叉帶式分揀機。 主要優(yōu)點/性能參數(shù)1、分揀能力，一般達60007700個/時。2、適宜于分揀各類小件商品，如食品、化妝品、衣物等。 3、分揀出口多，可左右兩側(cè)分揀。 注：（大型交叉帶式分揀系統(tǒng)一般應(yīng)用于機場行李分揀和安檢系分類，根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的具體情況可分水平循環(huán)式或直行循環(huán)式）斜導(dǎo)輪式分揀機 （line shaft diverter） 當(dāng)轉(zhuǎn)動著的斜導(dǎo)輪，在平行排列的主窄幅皮帶間隙中浮上、下

17、降時，達到商品的分揀目的。 主要優(yōu)點/性能參數(shù) 1、對商品沖擊力小，分揀輕柔； 2、分揀快速準確； 3、適應(yīng)各類商品，只要是硬紙箱、塑料箱等平底面商品； 4、分揀出口數(shù)量多。 軌道臺車式分揀機 pallet sorting system 被分揀的物品放置在沿軌道運行的小車托盤上，當(dāng)?shù)竭_分揀口時，臺車托盤傾斜30度，物品被分揀到指定的目的地。 分 類 1、可三維立體布局，適應(yīng)作業(yè)工程需要。 2、可靠耐用，易維修保養(yǎng)。 3、適用于大批量產(chǎn)品的分揀，如報紙捆，米袋等。 搖臂式分揀機 （swing arm diverter）被分揀的物品放置在鋼帶式或鏈板式輸送機上，當(dāng)?shù)竭_分揀口時，搖臂轉(zhuǎn)動，物品沿搖臂

18、桿斜面滑到指定的目的地 主要優(yōu)點/性能參數(shù) 1 結(jié)構(gòu)簡單 價格較低2 垂直式揀選系統(tǒng) （vertecal picking system） 垂直式揀選系統(tǒng)(又稱折板式垂直連續(xù)升降輸送系統(tǒng))是不同樓層間平面輸送系統(tǒng)的連接裝置。根據(jù)用途和結(jié)構(gòu)的不同，有從某樓層分揀輸送至某樓層；從某樓層分揀輸送至不同的各樓層；從某樓層分揀輸送至某樓層的不同出口方向。1.2.3 自動分揀系統(tǒng)的特點（1）輕柔平穩(wěn)的單個處理由于其內(nèi)在的靈活性，系統(tǒng)能快捷自動地適應(yīng)于物件不同的尺寸、重量和條型碼信息等。交叉帶的加速起動是完全受控的，因此，物件會在分揀過程中保持它們的位置和方向，而不會在加速和減速時翻轉(zhuǎn)和滾動。（2）可靠性和易

19、維護性分揀系統(tǒng)由免維護的直線電機驅(qū)動，而每個交叉帶都由標準的、免維護的無刷直流伺服電機控制。由于在驅(qū)動系統(tǒng)中消除了機械接觸，并在系統(tǒng)與交叉帶單元的數(shù)據(jù)交換中采用了紅外通訊，整個系統(tǒng)的磨損被降低到最小。整體而言，該分揀機有著最少的可磨損部件。任何損傷部分都可被極快和極方便地替換。若某一交叉帶單元中的部件在運行中發(fā)生損傷，則該單元的動作可通過控制系統(tǒng)被臨時中止，而待系統(tǒng)結(jié)束運行后再予以維修。（3）靈活的系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)由預(yù)制的模塊組成，從而使現(xiàn)場安裝得以簡化，并確保系統(tǒng)在安裝后亦易于改建和擴展。系統(tǒng)能回旋于不同樓層間和適于低建筑高度的特性，使其能極大地節(jié)省空間，和適應(yīng)于新的或已建成的工作場地。1.2.

20、4 自動分揀系統(tǒng)的功能（1）具有廣泛的物品處理能力可適應(yīng)易碎物品的分揀處理，可適應(yīng)在分揀全過程中需保持其精確的位置方向物品的分揀處理；適應(yīng)分揀處理的物品尺寸變化范圍大。（2）分揀處理無落差可使物品的分揀過程做到無落差處理，避免出現(xiàn)物品在分揀過程中出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。（3）高效率低噪獨特的設(shè)計達到了高效率和低噪音的水平，可在限定的幾個小時內(nèi)能集中處理幾萬件物品。（4）網(wǎng)絡(luò)化該設(shè)備在光、機、電一體化的基礎(chǔ)上同時融入了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而做到物品信息一次輸入，然后在分揀、核對、制單、跟蹤查詢等多次使用，使其成為信息網(wǎng)、金融網(wǎng)和實物網(wǎng)的重要匯接技術(shù)合成系統(tǒng)設(shè)備。1.3國內(nèi)外目前的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢縱觀國內(nèi)外分揀系統(tǒng)的

21、應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國外的物流配送中心傾向于采用自動化程度很高的分揀系統(tǒng)。而在我國，由于物流業(yè)起步晚，分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。 國外自動分揀系統(tǒng)的廣泛使用，以美國、日本及歐洲為代表的發(fā)達國家，在分揀系統(tǒng)的應(yīng)用上呈現(xiàn)出自動化程度越來越高的特點。自動分揀系統(tǒng)已成為發(fā)達國家大中型物流中心、配送中心或流通中心不可缺少的一部分。 自動分揀系統(tǒng)（automated sorting system）是二戰(zhàn)后在美國、日本以及歐洲的大中型物流中心廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)，參照郵局分揀信件自動化的經(jīng)驗配置而成。一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口四部分組成，它們通過計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相

22、應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個完整的分揀系統(tǒng)。其主要特點有三: 能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率極低，分揀作業(yè)基本實現(xiàn)無人化。自動分揀系統(tǒng)中人員的使用僅局限于進貨時的接貨、系統(tǒng)的控制、系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護等，這恰好適應(yīng)了國外企業(yè)對減少人員使用、減輕員工勞動強度、提高人員使用效率的要求，因此受到了他們的廣泛重視。就國外進行配送業(yè)務(wù)的行業(yè)或企業(yè)來說，自動揀選系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥行業(yè)、化妝品制造等行業(yè)，如日本資生堂、花王、大木等株式會社; 自動分揀機作為自動分揀系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，因其每小時可達6,000-12,000箱的高分揀效率，在日本和歐洲也得到廣泛應(yīng)用: 日本的連鎖商業(yè)（如西友、日生協(xié)、高島

23、屋等）和宅急便（大和、西濃、佐川等）均普遍使用自動分揀機; 在日本唱片中心，cd及錄像帶的新出版品也利用高端的機器人自動分揀機揀貨。然而，盡管自動分揀系統(tǒng)有非常多的優(yōu)點，但因其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟條件，在發(fā)達國家，物流中心、配送中心或流通中心不用自動分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。其主要原因有兩點:（1）、一次性投資巨大，先期投入回收慢。系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜，投資和運營成本相當(dāng)高，需要可靠的貨源作保證，也許只有大型生產(chǎn)企業(yè)或?qū)I(yè)物流公司才有能力投資，小企業(yè)則無能為力（2）、 系統(tǒng)對商品外包裝要求高。為使大部分商品都能用機械進行自動分揀，需要采取諸如推行標準化包裝、根據(jù)分揀商品統(tǒng)一的包裝特性定制分

24、揀機等二次措施。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國家的包裝標準是很困難的，定制分揀機又會使硬件成本上升，且越是特別的通用性就越差。 因此，除自動揀選系統(tǒng)外，國外配送中心對于計算機輔助揀選系統(tǒng)的利用也相當(dāng)普遍。在流通領(lǐng)域，特別是連鎖超市、便利店的配送中心都廣泛使用電子標簽、rf等計算機輔助揀選系統(tǒng)。與整個物流業(yè)的大環(huán)境相似，我國在分揀系統(tǒng)和技術(shù)方面相對發(fā)達國家還比較落后，人工作業(yè)的情況仍比較普遍，電子標簽、rf技術(shù)等輔助揀選系統(tǒng)的生產(chǎn)和使用還不多，自動揀選系統(tǒng)更是寥寥無幾。總的來說，我國分揀系統(tǒng)的應(yīng)用呈現(xiàn)出集約化程度低、自動化系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)用范圍不廣泛的特點。 阻礙自動化揀選系統(tǒng)發(fā)展的因素有很多，有些

25、則是與我國整個物流業(yè)存在的問題相一致的。物流標準化就是我國物流業(yè)長期關(guān)注的一個問題。商品的條碼化、包裝的標準化等是自動化揀選系統(tǒng)得以順利運行的保證，而在我國，由于商品包裝箱（指運輸包裝）上基本沒有印刷條碼，商業(yè)系統(tǒng)至今尚沒有認真研究過運用自動分揀機。另外，由于一個公司或企業(yè)往往無法左右整個行業(yè)的進展，一些大企業(yè)傾向于開發(fā)適合自己業(yè)務(wù)特點的系統(tǒng)，這又進一步造成了實際中接口的障礙。自動化設(shè)備和系統(tǒng)的價格問題也是另一個阻礙因素，小企業(yè)一般無力購進高價設(shè)備。如今，國際競爭日益加劇，為了發(fā)展我國物流業(yè)，國內(nèi)的許多企業(yè)和政府部門也在做更大的努力，也已取得了一定的成效。例如，隨著科技的日新月異，國內(nèi)的一些物

26、流配送中心也開始結(jié)合自身特點、采用高技術(shù)含量的設(shè)備和系統(tǒng)來提高分揀配送效率。上海華聯(lián)超市的配送中心采用高層立體貨架和拆零商品揀選貨架相結(jié)合的倉儲系統(tǒng)和前移式蓄電池叉車、電動搬運車、電動揀選車和托盤，實現(xiàn)裝卸搬運作業(yè)機械化，同時拆零商品配貨電子化。采用電子標簽揀選系統(tǒng)，使用電子標簽設(shè)備，大幅度提高了分揀作業(yè)速度、降低了揀貨出錯率。 隨著對物流業(yè)的重視，國內(nèi)一些物流設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在分揀設(shè)備的生產(chǎn)制造上也取得了一定的進展。例如，太原剛玉倉儲設(shè)備公司和貴陽普天通信機械廠已設(shè)計生產(chǎn)貨架電子標簽揀選系統(tǒng)、小車式數(shù)字顯示揀選系統(tǒng)、郵件自動分揀系統(tǒng)等; 珠海普天慧科信息技術(shù)有限公司研發(fā)出ptl（pick-to-

27、light & put-to-light）電子標簽揀選系統(tǒng)，除具備電子標簽揀選系統(tǒng)的一般優(yōu)點之外，還具有彈性控制揀貨作業(yè)流程、即時現(xiàn)場監(jiān)控、緊急訂單處理和缺貨通知等強大的功能。 在自動揀選技術(shù)和系統(tǒng)方面，自動分揀技術(shù)在20世紀70年代被引入國內(nèi)，我國的郵政系統(tǒng)最早并已多年使用自動分揀設(shè)備，并在長期的實踐中不斷創(chuàng)新、不斷進步。例如，郵電部相關(guān)部門相繼開發(fā)和研制出具國際水平的core-nt自動分揀系統(tǒng)，性價比很高的扁平郵件高速自動分揀系統(tǒng); 上海郵政通用技術(shù)設(shè)備公司研制成功了速遞郵件網(wǎng)絡(luò)化自動分揀系統(tǒng)等。今年6月份，郵政系統(tǒng)還推出了新的信封標準以更好的配合自動化的信件分揀系統(tǒng)。雖然在郵政系統(tǒng)外的其

28、它行業(yè)，國內(nèi)對自動分揀系統(tǒng)的使用還非常少，但有關(guān)部門和企業(yè)正在為此做出不懈的努力?？梢钥隙ǎS著物流大環(huán)境的逐步改善，自動分揀系統(tǒng)在我國流通領(lǐng)域一定會大有用武之地?？v觀以上的情況，研究新一代的，高性能的自動分揀系統(tǒng)是很有必要的。它對國名經(jīng)濟的發(fā)展起到了很發(fā)大的作用。目前我國的自動分揀系統(tǒng)相對于歐美發(fā)達國家還是很落后的，人工作業(yè)的情況仍比較普遍，電子標簽、rf技術(shù)等輔助揀選系統(tǒng)的生產(chǎn)和使用還不多，自動揀選系統(tǒng)更是寥寥無幾。因此這些都阻礙了我過經(jīng)濟的發(fā)展，降低了我國商品的國際競爭力。所以我國一定要開發(fā)更高性能的自動分揀裝置，來實現(xiàn)商品的現(xiàn)代化運送，促進經(jīng)濟更加快速的增長。1.4主要研究的內(nèi)容本課題

29、的研究實際上是一個關(guān)于貨物合理分配的問題，是物流中的一個重要的環(huán)節(jié)。物流是指物品從供應(yīng)地向接收地的實體流動過程。根據(jù)實際需要，將運輸，儲存，裝卸，搬運，包裝，流通加工，配送，信息處理等基本功能實施有機的結(jié)合。它是根據(jù)物品的種類，數(shù)量和質(zhì)量，在最合適的時刻，以最低的成本將其輸送到正確的地點，并及時完成物品信息的傳輸和修改，以及輸送工具的回收的而全過程。所以自動分揀系統(tǒng)的核心內(nèi)容就是如何使大量的不同類型的物品自動的放到相應(yīng)的貨架上去而不出現(xiàn)差錯，還有如何識別不同類型的物品。這是設(shè)計這個系統(tǒng)的兩大核心的問題。自動分揀系統(tǒng)由合流、分揀識別、分揀分流和分運四個分段構(gòu)成。本課題的難點就是如何準確無誤的分揀

30、出不同的商品，我在這個課題里采用機械手來分揀不同的貨物。機械手的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖機械手電磁閥電容開關(guān)電感開關(guān)光電開關(guān)限位開關(guān)可編程控制器滑臺電磁閥下料氣缸電磁閥傳送帶電機傳感器是將被檢測對象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘柕囊环N變換器。它主要被用于檢測系統(tǒng)本身與作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制系統(tǒng)的動作提供信息。機械手動作的時機需要傳感器來給予，本設(shè)計所要用到的傳感器包括：電感接近開關(guān)，電容接近開關(guān)，光電傳感器，滑臺限位開關(guān)。其中，電感接近開關(guān)用于判斷元件在傳送帶上的位置，電容接近開關(guān)用于判斷元件的材質(zhì)，光電傳感器用于判斷元件顏色，滑臺限位開關(guān)是判斷滑臺的位置。因此合理的應(yīng)用傳感器是本課題所必須的

31、。通過傳感器的指令來控制機械手的行動。此外還有控制系統(tǒng)的設(shè)計，機械手的設(shè)計都是這次論文的核心。1.5本論文需要解決的問題（1）解決機械手機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計問題，要求機械手結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟、具有一定的代表性。（2）執(zhí)行部件的運動精度的問題（3）機械手的控制系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)的電路和控制程序，并解決工件和控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問題。（4）傳感器的類型選擇（5）plc的應(yīng)用和相關(guān)程序的編寫以及相關(guān)電路圖的繪制第二章 總體方案的設(shè)計2.1 控制要求要求如下：1） 按下啟動按鈕后若滑臺不在原點，則返回原點2） 啟動電機3） 判斷貨物的體積和重量4） 判斷是否到達傳動帶末端5） 電機停止6） 機械手動作7） 將不同類型

32、的貨物分揀到相應(yīng)的倉庫的貨架上8） 機械手回原點9） 電機啟動進入下次分揀2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該裝置包含了plc控制技術(shù)、位置檢測技術(shù)、氣動技術(shù)等，由plc（三菱fx1n）、電動機、開關(guān)電源、電磁滑、變頻器、傳感器等器件，系統(tǒng)的功能子模塊有：傳動模塊；機械手模塊（含真空吸放）；氣源處理模塊；傳感器檢測模塊；電源模塊；可編程控制器模塊；變頻器模塊；氣動電磁閥模塊。 具體結(jié)構(gòu)框圖如下：電容開關(guān)電感開關(guān)光電開關(guān)限位開關(guān)可編程控制器滑臺電磁閥下料氣缸電磁閥傳送帶電機機械手電磁閥圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖、2.3 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)功能圖如下：開始檢查機械手位置是否在原點啟動電機放置貨物判斷體積判斷重量是否到輸送

33、帶末端電機停止分揀是否到輸送帶末端電機停止分揀回到原點判斷模式回到原點按下開始按鈕2.4 傳感器與電動機的布置2.4.1 傳感器的布置根據(jù)本次設(shè)計要求，傳感器的分類如下：1)對貨物進行跟蹤：與計數(shù)器相連，探測到貨物之后，計數(shù)器計數(shù)。2）減速控制：由于傳送鏈速度較快，為避免貨物由于慣性來不及制動，設(shè)計三級調(diào)速，經(jīng)過傳感器之后電動機自動調(diào)速。3）啟?？刂疲焊鶕?jù)貨物運行情況和位置對電動機進行啟?？刂?，避免貨物堵塞以及傳送鏈在沒有貨物的情況下空轉(zhuǎn)。4）升降控制：檢測到貨物之后對升降機的運行狀態(tài)進行控制。具體布置：（見下圖）1）1#，5#，9#，13#，14#為貨物跟蹤傳感器2）2#，3#，6#，7#，

34、10#，11#，15#，16#，18#，19#,22#,23#為減速控制傳感器3）4#，8#，12#，17#，20# 24#為啟?？刂苽鞲衅?）5#，13#,21#為升降控制傳感器布置主要基于以下考慮a)傳送鏈運行速度較快，立即制動較難，所以設(shè)置三級調(diào)速，故在每段傳送鏈的尾段布置三個傳感器。b)為便于對升降機上的貨物跟蹤，單獨在升降機上布置傳感器。2.4.2 電機的布置運動與水平傳送鏈上的運動相一致，理論上來說也是可以的，但這種方法使升降臺的運動必須與水平傳送鏈的運動一致，效率太低，故在此布置電機。m11 m22 m33（電機布置見下圖）根據(jù)本次設(shè)計要求，電機的分類如下1）控制水平傳送鏈的電機

35、 m1 m3 m4 m6 m7 m92）控制上下運行的升降臺的電機m2 m5 m8 為能夠控制升降臺的高度，一般有下述方法a) 在升降臺的兩側(cè)安裝“光電傳感器”b) 行程開關(guān)比較下來覺得行程開關(guān)較簡便，故在升降臺處裝行程開關(guān)3)控制升降臺上水平運行滾筒的電機。如果此段不布置電機，使升降臺上的水平運動與水平傳送鏈上的運動相一致，理論上來說也是可以的，但這種方法使升降臺的運動必須與水平傳送鏈的運動一致，效率太低，故在此布置電機。m11 m22 m33（電機布置見下圖）（電機的布置圖）2.5 控制方式的選用2.5.1 控制方式的簡介在此先介紹一下立體倉庫的控制方式，一般有三種：dcs，plc和fcs

36、。a) dcs或tdcs1、分散控制系統(tǒng)dcs與集散控制系統(tǒng)tdcs是集4c（comunication，computer，control，crt）技術(shù)于一身的監(jiān)控技術(shù)。 2、從上到下的樹狀拓撲大系統(tǒng)，其中通信（comunication）是關(guān)鍵。 3、pid在中繼站中，中繼站連接計算機與現(xiàn)場儀器儀表與控制裝置。 4、是樹狀拓撲和并行連線的鏈路結(jié)構(gòu)，也有大量電纜從中繼站并行到現(xiàn)場儀器儀表。5、模擬信號、a/d-d/a、帶微處理器的混合。 6、一臺儀表一對線接到i/o，由控制站掛到局域網(wǎng)lan。 7、dcs是控制（工程師站）、操作（操作員站）、現(xiàn)場儀表（現(xiàn)場測控站）的3級結(jié)構(gòu)。 8、用于大規(guī)模的連續(xù)

37、過程控制，如石化等。b) plc 1、從開關(guān)量控制發(fā)展到順序控制、運送處理，是從下往上的。 2、連續(xù)pid控制等功能，pid在中繼站中。3、可用一臺pc 機為主站，多臺同型plc為從站。 4、也可以一臺plc 為主站，多臺同型plc為從站，構(gòu)成plc網(wǎng)絡(luò)。與用pc機作主站相比，方便之處是：在用戶編程時，不必知道通信協(xié)議，只要按說明書格式寫就行。 5、plc網(wǎng)絡(luò)既可作為獨立的dcs/tdcs，也可作為dcs/tdcs的子系統(tǒng)。 6、大系統(tǒng)同dcs/tdcs， 如tdc3000、centumcs、wdpfi、mod3000。 7、plc網(wǎng)絡(luò)如sienmens公司的sinec-l1、sinec-h1

38、、s4、s5、s6、s7等，ge公司的genet、三菱公司的melsec-net、melsec-net/mini。8、主要用于工業(yè)過程中的順序控制，新型plc也兼有閉環(huán)控制功能。c) fcs1、基本任務(wù)是：本質(zhì)(本征)安全，危險區(qū)域，易變過程，難于對付的非常環(huán)境。2、全數(shù)字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置。 3、用兩根線聯(lián)接分散的現(xiàn)場儀器儀表、控制裝置、pid與控制中心，取代每臺儀器兩根線。 4、在總線上pid與儀器、儀表、控制裝置都是平等的。 5、多變量、多節(jié)點、串行、數(shù)字通信系統(tǒng)取代單變量、單點、并行、模擬系統(tǒng)。 6、是互聯(lián)的、雙向的、開放的取代單向的、封閉的。 7、用

39、分散的虛擬控制站取代集中的控制站。 8、由現(xiàn)場電腦操縱，還可掛上位機，接同總線的上一級計算機。 9、局域網(wǎng)，再可與internet相同。 10、改變傳統(tǒng)的信號標準、通信標準和系統(tǒng)標準入企業(yè)管理網(wǎng)。2.5.2 控制方式的最終選定對于本次設(shè)計來說對于傳送帶的控制為順序控制，需要與貨物檢測系統(tǒng)連網(wǎng)。通信協(xié)議不想復(fù)雜化，兼容性要好，dcs雖然控制器功能強，數(shù)據(jù)通訊能力強、具有靈活性和安全性，但是成本高，兼容性差各公司產(chǎn)品成不能互換，不能互操作，所以不選用。fcs是全數(shù)字化，智能、多功能性控制、特別適合危險區(qū)域、易變過程和非常環(huán)境。核心是總線協(xié)議，基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場裝置，本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場化。fcs的優(yōu)

40、點是進行閉環(huán)控制，但是總線協(xié)議、相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備是相互關(guān)聯(lián)的比較復(fù)雜。plc是模塊化結(jié)構(gòu)、開關(guān)量順序控制、10ms巡檢周期、 擁有多種通訊模式。具有高可靠性、擁有很高的電磁兼容性和抗沖擊、耐振動性能，是理想 的現(xiàn)場控 制器, 通過和上位機通訊可以實現(xiàn)多種控制功能。同時對plc進行編程可以使用“梯形圖”，這是一種圖形化了的編程語言。它使用各種圖形表示條件以及命令，這樣可以使用戶的編程界面更加友好；由于采用了按功能分段, 既壓縮了程序長度, 又便于根據(jù)用戶不同要求進行編寫,這樣也使得程序的編制更加方便。用plc做從站，與出入庫系統(tǒng)的plc夠成plc網(wǎng)絡(luò)較為容易：編程的時候不需知道通信協(xié)議只要按

41、照說明書格式寫就可以了。由于傳感器布置的點較多，用plc的i/o可以滿足。而且由于plc技術(shù)較為成熟，編程也較為簡單直觀，介紹plc的書籍較多，最終決定選用plc控制。根據(jù)前文傳感器的布置，本次設(shè)計plc要滿足的要求見下圖plc輸入輸出跟蹤調(diào)速啟停計數(shù)調(diào)速啟停升降（plc的要求流程圖）第三章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計3.1 plc的發(fā)展概況3.1.1 plc的定義plc即可編程控制器（programmable logic controller），是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（international electrical committee）頒布的plc標準草案

42、中對plc做了如下定義：“plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。”3.1.2 plc的特點1）可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無故障時間高達3

43、0萬小時。一些使用冗余cpu的plc的平均無故障工作時間則更長。從plc的機外電路來說，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2）配套齊全，功能完善，適用性強plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的

44、數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎plc作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。4）統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改

45、造plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。5）體積小，重量輕，能耗低以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。3.1.3 plc的應(yīng)用領(lǐng)域目前，plc在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類： 1）開關(guān)量的邏輯控制這是plc最基

46、本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 2）模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（analog）和數(shù)字量（digital）之間的a/d轉(zhuǎn)換及d/a轉(zhuǎn)換。plc廠家都生產(chǎn)配套的a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 3）運動控制plc可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量i/o模塊連接位置傳

47、感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 4）過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運行專用的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 5）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運

48、算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 6）通信及聯(lián)網(wǎng)plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的plc都具有通信接口，通信非常方便。3.1.4 plc的分類與選擇pl

49、c種類較多，主要有西門子、三菱、omron、fanac、東芝等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門子、三菱、omron的plc。根據(jù)前面確定的plc點數(shù)：實際輸入點28點，實際輸出點12點，綜合對比三菱fx系列（包括fx0s、fx1s、fx0n、fx1n、fx2n等）、西門子系列、omron系列中i/o點數(shù)為48點各型號的plc的價格、性能、實用場合等各方面。本系統(tǒng)可選擇plc型號為：fx2n64mr001，合計總數(shù)64點32點輸入，dc24v，32點繼電器輸出；尺寸（mm）：2208790，其性能、價格都優(yōu)于其他plc。fx2n系列是fx系列plc家族中最先

50、進的系列，它能最大范圍地包容了標準特點，程式執(zhí)行更快，全面補充通訊功能，適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。該型號plc有32個輸入節(jié)點，32個輸出節(jié)點，能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量。3.2 機械手的概況工業(yè)機械手是人類創(chuàng)造的一種機器,更是人類創(chuàng)造的一項偉大奇跡,其研究、開發(fā)和設(shè)計是從二十世紀中葉開始的.我國的工業(yè)機械手是從80年代七五科技攻關(guān)開始起步,在國家的支持下,通過七五,八五科技攻關(guān),目前已經(jīng)基本掌握了機械手操作機的設(shè)計制造技術(shù),控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù),運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，

51、開發(fā)出噴漆，孤焊，點焊，裝配，搬運等機器人。世界工業(yè)機械手的數(shù)目雖然每年在遞增，但市場是波浪式向前發(fā)展的。在新世紀的曙光下人們追求更舒適的工作條件，惡劣危險的勞動環(huán)境都需要用機器人代替人工。隨著機器人應(yīng)用的深化和滲透，工業(yè)機械手在汽車行業(yè)中還在不斷開辟著新用途。機械手的發(fā)展也已經(jīng)由最初的液壓，氣壓控制開始向人工智能化轉(zhuǎn)變，并且隨著電子技術(shù)的發(fā)展和科技的不斷進步，這項技術(shù)將日益完善。本設(shè)計所用的就是氣動式的機械手，拾取和釋放材料都是由氣壓控制。把組裝完成的工件送到與該系統(tǒng)配套使用的傳送帶分揀工作站中繼續(xù)工作過程。3.3 電動機的選擇y系列（三相異步電動機其特點是效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距高、噪聲低、

52、振動小、運轉(zhuǎn)安全可靠。安裝尺寸和功率等級完全符合iec標準和din42673標準。它是全國聯(lián)合設(shè)計的基本系列電動機產(chǎn)品。本系列一般采用b級絕緣，外殼防護等級為ip44，冷卻方式為ico141。y系列電機的轉(zhuǎn)速有雙速、三速、四速三種。該系列電機采用改變繞組的接法來改換電機的極數(shù)和輸出功率，使與機械設(shè)備的負載特性相匹配，以簡化其變速系統(tǒng)，節(jié)省投資， 廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、機械、機床和紡織等行業(yè)。因此我選用的是該型號的電動機。圖（1）模塊化加工生產(chǎn)系統(tǒng)（mps）結(jié)構(gòu)圖3.4 傳感器機械手動作的時機需要傳感器來給予，本設(shè)計所要用到的傳感器包括：電感接近開關(guān)，電容接近開關(guān)，光電傳感器，滑臺限位開關(guān)。其中

53、，電感接近開關(guān)用于判斷元件在傳送帶上的位置，電容接近開關(guān)用于判斷元件的體積，光電傳感器用于判斷元件重量，滑臺限位開關(guān)是判斷滑臺的位置。 圖（1）電容式傳感器 圖（2）電容式接近開關(guān)圖形符號電容式傳感器在自動檢測中的應(yīng)用:由于電容傳感器根據(jù)其感應(yīng)靈敏度可以檢測不同質(zhì)量的貨物。如圖（2）所示，在自動生產(chǎn)線上可以檢測出工件形狀，體積等等，用以控制計數(shù)器計數(shù)或下一個加工步驟等。3.4.1 光電式接近開關(guān)光電式傳感器是用光電轉(zhuǎn)換器件作敏感元件、將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。光電式傳感器的種類很多，按照其輸出信號的形式，可以分為模擬式、數(shù)字式、開關(guān)量輸出式。以開關(guān)量形式輸出的光電傳感器，即為光電式接近開關(guān)。

54、 光電式接近開關(guān),利用光電效應(yīng)制成的傳感器稱為光電式傳感器。光電式傳感器的種類很多，其中輸出形式為開關(guān)量的傳感器為光電式接近開關(guān)。 （1）光電式接近開關(guān)主要由光發(fā)射器和光接收器組成。（2）光發(fā)射器用于發(fā)射紅外光或可見光。（3）光接收器用于接收發(fā)射器發(fā)射的光，并將光信號轉(zhuǎn)換成電信號以開關(guān)量形式輸出。（4）按照接收器接收光的方式不同，光電式接近開關(guān)可以分為對射式、反射式和漫射式三種。光發(fā)射器和光接收器也有一體式和分體式兩種3.4.2 對射式光電接近開關(guān)對射式光電接近開關(guān)是指光發(fā)射器（光發(fā)射器探頭或光源探頭）與光接收器（光接收器探頭）處于相對的位置工作的光電接近開關(guān)。其原理和外形如下圖所示：（對射式

55、接近開關(guān)的工作原理）（對射式接近開關(guān)外形圖）3.4.3 反射式接近開關(guān)反射式光電接近開關(guān)的光發(fā)射器與光接收器處于同一側(cè)位置，且光發(fā)射器與光接收器為一體化的結(jié)構(gòu)，在其相對的位置上安置一個反光鏡，光發(fā)射器發(fā)出的光經(jīng)反光鏡反射回來后由光接收器接收。其原理和外形如下圖所示： （反射式光電接近開關(guān)的工作原理及其外形圖）3.4.4 漫射式光電接近開關(guān)漫射式光電接近開關(guān)是利用光照射到被測物體上后反射回來的光線而工作的，由于物體反射的光線為漫射光，故該種傳感器稱為漫射式光電接近開關(guān)。 其原理和外形如下圖所示： （漫射式光電接近開關(guān)的工作原理及其外形圖）3.4.5 光纖式傳感器光纖電纜由一束玻璃纖維或由一條或幾

56、條合成纖維組成。光纖能將光從一處傳導(dǎo)到另一處,甚至繞過拐角處。其 工作原理是通過內(nèi)部反射介質(zhì)傳遞光 線。光線通過具有高折射率的光纖材 料和低折射率護套內(nèi)表面,由此形成的 光纖在光纖內(nèi)的反射式傳遞。光纖由芯部(高折射率)和護套(低折射率)組成。在光纖內(nèi),光被不斷來回反射, 產(chǎn)生全內(nèi)反射,因而光能通過曲線路徑。光纖式傳感器外形如下圖所示。（光纖式傳感器外形圖）3.5 光電傳感器在自動檢測中的應(yīng)用3.5.1 對射式光電傳感器的應(yīng)用用兩個對射式光電傳感器檢測傳送帶的張力，如圖所示。在正常情況下，傳送帶的傳送速度應(yīng)保持一定的范圍內(nèi)，即v1和v2的帶速度應(yīng)為一致。即傳感器a有信號，b沒有信號。如果在某一時刻a和b都有信號，這就表明v2傳送出現(xiàn)問題，這樣會在送入和輸出機構(gòu)之間出現(xiàn)帶子重疊，這