幅寬測(cè)量光幕的工作原理

在紡織廠的流水線上，一卷布料經(jīng)過(guò)檢測(cè)區(qū)域，屏幕上立即顯示出 “1.52 米” 的寬度數(shù)據(jù)；板材加工廠里，剛切割好的鋼板還在傳送帶上移動(dòng)，其寬度已被自動(dòng)記錄存檔。這些實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的測(cè)量，都離不開(kāi)幅寬測(cè)量光幕 —— 這種由紅外光束組成的 “電子尺子”，能在物體快速移動(dòng)中完成寬度檢測(cè)，比人工測(cè)量效率高幾十倍。

幅寬測(cè)量光幕的工作原理看似簡(jiǎn)單，實(shí)則藏著精密的光學(xué)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理邏輯。本文就來(lái)拆解這把 “電子尺子” 是如何 “量” 出物體寬度的。

一、基礎(chǔ)構(gòu)成：發(fā)射器與接收器的 “光束陣列”

幅寬測(cè)量光幕由三部分核心組件構(gòu)成：

· 發(fā)射器：外觀是長(zhǎng)條狀的密封殼體，內(nèi)部按固定間距排列著數(shù)十個(gè)紅外發(fā)光二極管。這些二極管能同時(shí)發(fā)射平行的紅外光束，形成一道均勻分布的 “光束墻”，光束間距越?。ū热?0.5mm），測(cè)量精度越高。

· 接收器：與發(fā)射器相對(duì)安裝，內(nèi)置和發(fā)射器數(shù)量對(duì)應(yīng)的光敏元件，每個(gè)元件精準(zhǔn)對(duì)接一束紅外光，負(fù)責(zé)將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

· 控制單元：連接接收器，能實(shí)時(shí)處理電信號(hào)，計(jì)算被遮擋光束的數(shù)量，并根據(jù)光束間距換算出物體的寬度，最后通過(guò)接口（如 RS485）將數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示屏或上位機(jī)。

三者協(xié)同工作：發(fā)射器持續(xù)發(fā)射光束，接收器實(shí)時(shí) “清點(diǎn)” 收到的光束數(shù)量；當(dāng)物體穿過(guò) “光束墻” 時(shí)，會(huì)遮擋部分光束，控制單元根據(jù) “被遮擋的光束數(shù)量” 和 “光束間距”，就能算出物體的寬度。

二、核心原理：“遮擋計(jì)數(shù)” 換算出寬度

（一）光束的 “均勻分布” 是測(cè)量的基礎(chǔ)

發(fā)射器的紅外光束按固定間距（如 1mm、2mm、5mm）排列，覆蓋從幾厘米到幾米的測(cè)量范圍。比如測(cè)量布料的光幕，光束間距通常是 1mm，意味著每毫米就有一束光，能精確到毫米級(jí)；而測(cè)量大型鋼板的光幕，光束間距可放寬到 5mm，兼顧精度與成本。

這些光束平行且垂直于物體移動(dòng)方向，形成一張 “光網(wǎng)”。物體穿過(guò)時(shí)，寬度范圍內(nèi)的光束會(huì)被完全遮擋，邊緣部分可能遮擋半束光（由控制單元按 “四舍五入” 原則處理）。

（二）“遮擋數(shù)量 × 間距” 的簡(jiǎn)單公式

假設(shè)光束間距是 1mm，物體穿過(guò)時(shí)遮擋了 1520 束光，那么寬度就是 1520×1mm=1520mm（1.52 米）。這個(gè)計(jì)算過(guò)程由控制單元在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)完成，哪怕物體以每秒 10 米的速度移動(dòng)，也能精準(zhǔn)捕捉其寬度。

比如在造紙廠，紙張從壓輥出來(lái)后快速移動(dòng)，幅寬測(cè)量光幕在其經(jīng)過(guò)的瞬間，就能統(tǒng)計(jì)被遮擋的光束數(shù)量，換算出實(shí)時(shí)寬度。如果寬度超過(guò)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)（如誤差 ±5mm），系統(tǒng)會(huì)立即報(bào)警，提醒調(diào)整設(shè)備。

三、關(guān)鍵技術(shù)：讓測(cè)量更精準(zhǔn)的 “細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)”

（一）邊緣檢測(cè)算法：解決 “半遮擋” 問(wèn)題

物體邊緣往往不是絕對(duì)平整的（如布料的毛邊、鋼板的切痕），可能只遮擋部分光束。普通光幕會(huì)忽略這種 “半遮擋”，導(dǎo)致測(cè)量偏差；而優(yōu)質(zhì)幅寬測(cè)量光幕通過(guò)邊緣算法，能識(shí)別 “50% 以上遮擋” 的光束，將邊緣誤差控制在 0.5 個(gè)光束間距內(nèi)。

某無(wú)紡布廠曾用普通光幕，因毛邊半遮擋導(dǎo)致測(cè)量誤差達(dá) ±3mm，換用帶邊緣算法的型號(hào)后，誤差縮小到 ±1mm，大大減少了材料浪費(fèi)。

（二）抗干擾設(shè)計(jì)：在復(fù)雜環(huán)境中 “站穩(wěn)腳跟”

工業(yè)場(chǎng)景中的粉塵、水汽、振動(dòng)，都可能影響光束傳輸：

· 防塵鏡片：發(fā)射器和接收器的鏡頭采用耐磨石英玻璃，減少粉塵附著，即使在水泥廠也能長(zhǎng)期使用；

· 編碼光束：每束光攜帶獨(dú)特編碼，避免陽(yáng)光、車(chē)間照明的干擾，哪怕強(qiáng)光直射也不影響測(cè)量；

· 防震結(jié)構(gòu)：內(nèi)部元件用彈性膠固定，在傳送帶振動(dòng)的環(huán)境中，光束排列不會(huì)偏移。

四、不同類(lèi)型幅寬測(cè)量光幕的參數(shù)對(duì)比

五、比傳統(tǒng)測(cè)量方式更具優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)測(cè)量方式在效率、精度和適用場(chǎng)景上，與幅寬測(cè)量光幕有明顯差距：

· 人工卷尺：每次測(cè)量需要 30 秒以上，精度僅 ±10mm，只適合靜態(tài)、小尺寸物體，長(zhǎng)期使用人工成本高；

· 激光掃描：每秒可測(cè) 1 次，精度 ±3mm，但受物體表面反光、顏色影響大，對(duì)深色、粗糙材質(zhì)的測(cè)量容易失真；

· 幅寬測(cè)量光幕：0.01 秒就能完成一次測(cè)量，精度可達(dá) ±0.5-5mm，無(wú)論物體是高速移動(dòng)還是表面粗糙，都能穩(wěn)定測(cè)量，且?guī)缀醪恍枰斯じ深A(yù)，長(zhǎng)期使用成本低。

在高速生產(chǎn)線中，這種優(yōu)勢(shì)尤為明顯。比如化纖廠的紡絲卷繞工序，薄膜以每秒 5 米的速度移動(dòng)，人工和激光測(cè)量都難以跟上，幅寬測(cè)量光幕卻能實(shí)時(shí)輸出數(shù)據(jù)，幫助設(shè)備自動(dòng)調(diào)整寬度，減少?gòu)U料產(chǎn)生。

六、結(jié)語(yǔ)

幅寬測(cè)量光幕的工作原理，本質(zhì)是通過(guò) “光束陣列遮擋計(jì)數(shù) + 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)換算” 實(shí)現(xiàn)非接觸式寬度檢測(cè)。其核心優(yōu)勢(shì)在于：既能適應(yīng)高速移動(dòng)的物體，又能在粉塵、振動(dòng)等復(fù)雜環(huán)境中保持精準(zhǔn)，完美替代了低效的人工測(cè)量和易受限于材質(zhì)的激光掃描。

安協(xié)幅寬測(cè)量光幕覆蓋 0.5mm-20mm 光束間距，支持 0.3-10 米測(cè)量范圍，適配從薄膜到鋼板的全場(chǎng)景。訪問(wèn)官網(wǎng)（www.gzhwq.com）可獲取《幅寬測(cè)量方案手冊(cè)》，或聯(lián)系技術(shù)團(tuán)隊(duì)定制測(cè)量方案，讓寬度檢測(cè)既快又準(zhǔn)。