激光定位在棉花加工中的應用和發展方向

■ 杜泳溧 孫 科 雷 鵬 楊曉林 劉盼盼

〔鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南鄭州 450004〕

一、激光定位的應用領域

當前激光技術已經被廣泛應用于各行各業，小到激光掃描儀，大到巡航導彈的激光跟蹤系統，激光技術在其中都起著至關重要的作用。激光定位作為激光技術的一個分支，憑借其光束發散度小、相干性好以及閃光時間短等優點被廣泛應用到零售業的掃碼槍、建筑行業的激光測距、激光準直，加工行業的激光標線、激光切割等上。此外，激光定位也是安防報警系統中的重要技術。

二、激光定位原理介紹

目前較常見的激光定位大多是通過激光對射技術來實現其功能的，現就激光對射的系統組成及工作原理做一下簡單介紹。

激光對射探測器由收、發兩部分組成，使用DC 6 V～36 V電源驅動發射端，發射直徑約3 mm的單束或多束激光束，照射距離可達幾百米。接收器由光學透鏡、激光光電管、放大整形電路、功率驅動器及執行機構等組成。其工作原理是接收器能收到激光射束為正常狀態，而當發生入侵時，發射器發射的激光束被遮擋，即光電管接收不到激光，此時接收器將發出相應的報警信號，并經整形放大后輸出開關量電平信號，再通過相應的控制器轉換信號，最終實現系統及部件的定位、急停等相應指令。

激光對射探測器的選型方面，常用的有四種控制方式。

NPN NO：常態下電路斷開，當感應到物體時輸出負電壓信號，驅動電路閉合。

NPN NC：常態下電路閉合，當感應到物體時負電壓信號斷開，驅動電路斷開。

PNP NO：常態下電路斷開，當感應到物體時輸出正電壓信號，驅動電路閉合。

PNP NC：常態下電路閉合，當感應到物體時正電壓信號斷開，驅動電路斷開。

相較傳統的機械定位和紅外定位，激光對射定位的優勢有探測距離遠、誤報率低、抗干擾性強，對其它設備無干擾，受惡劣天氣和室內外強光影響較小，可以全天候工作；傳統的紅外定位則很容易被障礙物遮擋，傳輸距離也較短，因此需要大量密集部署傳感器，造成較高的硬件和施工成本。此外紅外定位易受熱源、燈光等干擾，致使定位精度下降。

圖1 市面上常用的激光對射探測器

三、激光定位在棉花加工中應用實例

下面我們來簡單了解一下激光定位技術在棉花加工行業都有哪些應用實例。

目前在棉花加工廠生產線上應用的MWBS-8型全自動棉包刷嘜機在對棉包進行刷嘜過程中就是采用激光對射系統實現精準停包定位。由于MWBS-8型刷嘜機對于棉包定位精度要求很高，噴頭需要緊貼著棉包兩個端面才能實現最理想的刷嘜效果，所以MWBS-8型刷嘜機采用了變頻器多段頻率控制和激光精確定位的方式來實現棉包停靠位置的精準穩定。

沒有待刷棉包的情況下，輸送帶以30Hz-50Hz的頻率空載運行，當B面光電探頭檢測到有棉包進入時，系統會根據工控機是否有正常條碼而判斷是否屬于正常待刷棉包，如果屬于需要刷嘜的棉包，就會進入多段定位程序。

棉包運行到A面光電探頭之后，激光對管開始啟動供電，向刷嘜機系統輸出高電平，同時輸送帶變頻器開始降速變頻，以4Hz左右的頻率接近激光對管，如果對射激光束被棉包端面遮擋，激光對管向刷嘜機系統輸出低電平，則認為棉包到達合適位置，停止輸送帶，從而實現自動精確定位。

圖2 MWBS-8全自動棉包刷嘜機應用圖例

四、激光定位在棉花加工中的應用前景

現階段我國棉花加工企業還普遍采用人工拉運棉包的方式將生產線上的成包皮棉運送到指定位置，隨著生產工藝的進步，這種方式已經逐漸無法適應生產線自動化水平的要求，如果能將激光定位技術應用到自動接包上，憑借其無接觸遠距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強等特點，相信一定能大大提高棉花加工企業的生產效率。

激光定位技術也可以在棉花加工企業安全生產中發揮積極作用。由于近年來棉花行情走低，很多棉花加工企業經濟效益不佳，普遍存在設備陳舊，技術更新緩慢的問題，再加上棉花加工的季節性因素和加工車間惡劣的工作環境的影響，企業也一直缺乏高素質的技術工人。在這種情況下，如果采用激光對射技術在加工車間的危險位置布防，并輔以蜂鳴器和喇叭等報警設備，如有生產人員觸及紅線，高分貝的報警喇叭及時預警并配合生產設備的聯動控制，將可以有效地減少安全事故的發生。

以上只是激光定位在棉花加工行業的一些初步應用，隨著新技術新工藝的的不斷發展，特別是伴隨著人工智能技術的進步，棉花加工行業的的智能化水平也在不斷提高，激光定位技術在棉花加工行業中的應用前景也必然更加廣闊。☆