基于光幕傳感器的“安保”智能化裝置研發

鄭中楊 葉海軍 丁春雷＊

（南通理工學院，江蘇 南通 226002）

1 概述

光幕傳感器：光電安全裝置通過發射紅外線，產生保護光幕，當光幕被遮擋時，裝置發出遮光信號，控制具有潛在危險的機械設備停止工作，避免發生安全事故。

本發明設置的同光幕傳感器關聯的“安保”智能化設施，歐美、日本等工業發達國家雖起步較早，但其研究現狀仍處在起步階段，智能化程度不高且性價比低；高水平高質量的光幕傳感器智能化裝置的研發成果現在還很少，有待盡快研發，滿足市場需求和實際工程需求，為此，我們提出一種實用性更高的利用光幕傳感技術的安保檢查裝置。

2 設計

2.1 整體結構模塊設計

一種利用光幕傳感技術的安保檢查裝置，包括地基1、稱重器2、彈簧3、固定圈4、承重板5、光幕傳感器6、承重門框7、第一鉸鏈8、門板9、滑軌10、第一拉片11、電子鎖12、鎖頭13、警報器14、支撐臺15、攝像頭16、氣泵17、氣管18、支撐架19、太陽能電池板20、氣缸21、活塞22、伸縮桿23、第二鉸鏈24、滑塊25、第三鉸鏈26、控制器27、顯示屏28、控制按鈕29 和連接線束30。外觀結構如圖1 所示。

地基1 的內部安裝有稱重器2，且稱重器2 的上方安裝有彈簧3，彈簧3 的外側設置有固定圈4，且固定圈4 的上方連接有承重板5，光幕傳感器6 設置于承重板5 的上方，且光幕傳感器6 的外側設置有承重門框7，承重門框7 上端的中間位置設置有控制器27。

2.2 測量模塊設計

稱重器2 通過彈簧3 和固定圈4 與承重板5 之間構成彈性伸縮結構，且彈簧3 與固定圈4 之間構成半包圍結構，稱重器2和光幕傳感器6 均與控制器27 電性連接，安裝的承重門框7 能夠對整個裝置進行支撐與固定，并且通過光幕傳感器6 能夠對通過裝置的高度進行測量，同時通過安裝的稱重器2 能夠對通過的物品進行稱重處理，如此能夠達到重量與高度的檢測。

2.3 門板結構與太陽能電池板的安裝設計

承重門框7 的外側安有第一鉸鏈8，第一鉸鏈8 的外側連接門板9，門板9 背面安有顯示屏28，顯示屏28 下方設有控制按鈕29，門板9 通過第一鉸鏈8 與承重門框7 之間構成轉動結構，具有加強筋的門板9 能夠起到很好的安保防護功能，門板9可通過第一鉸鏈8 打開，方便物品進出，控制按鈕29 能夠實現電子鎖12 的手動開啟與關閉；承重門框7 頂端安有支撐架19，支撐架19 的外側設有太陽能電池板20。顯示屏安裝結構如圖2所示。

圖1“安保”外觀結構圖

圖2 顯示屏安裝結構圖

2.4 安全警報模塊與突發事故下機械安全性設計

門板9 的上端安有滑軌10，表面安有電子鎖12，承重門框7 內部下端安有鎖頭13，鎖頭13 的內側安有警報器14，電子鎖12 與鎖頭13 之間構成卡合結構，滑軌10 的內部安裝有滑塊25，滑塊25 的右端連接第三鉸鏈26，第三鉸鏈26 外側連接第一拉片11，第一拉片11 通過第三鉸鏈26 與滑塊25 鉸接，且滑塊25 與滑軌10 之間構成滑動結構，此結構能夠控制門板9 的開啟角度，從而減少突發事故時關閉門板9 的時間。圖3 為警報或突發狀況下的安全性設計。

圖3 警報或突發狀況下的安全性設計

2.5 攝像頭模塊設計

第一拉片11 末端連接第二鉸鏈24，第二鉸鏈24 外側連接伸縮桿23，伸縮桿23 末端連接活塞22，且活塞22 外側設置有氣缸21，第一拉片11 通過第二鉸鏈24 與伸縮桿23 之間鉸接，且氣缸21 通過活塞22 與伸縮桿23 之間構成伸縮結構，進行動能傳遞。太陽能電池板20 外側安有攝像頭16，攝像頭16 的下端連接支撐臺15，攝像頭16 末端通過連接線束30 與控制器27之間電性連接。圖4 為攝像頭設計結構圖。

圖4 攝像頭設計結構圖

2.6 門板開關與實用性設計

氣缸21 的末端連接有氣管18，氣管18 的末端連接有氣泵17，氣泵17 通過氣管18 與氣缸21 之間相連相通，對稱設置的氣泵17、氣管18 和氣缸21 能夠為左右兩扇門板9 的開啟提供動能，氣缸21 的內壁與活塞22 的外表面之間緊密連接，可有效避免漏氣的問題。圖5 為門板開關結構圖。

圖5 門板開關結構圖

3 工作流程

對于這類的利用光幕傳感技術的安保檢查裝置，首先通過混凝土制造的地基1 固定連接承重門框7 以保證穩定性，承重門框7 頂端安裝的太陽能電池板20 為裝置工作提供電能，支撐架19 與承重門框7 的焊接能夠保證太陽能電池板20 的穩定性。

信息采集模塊包括稱重器2、光幕傳感器6 和攝像頭16，當物品在承重板5 上通過時，承重板5 通過彈簧3 將重力傳遞到稱重器2 上，從而進行稱重處理，固定圈4 能夠對彈簧3 起到限定作用，彈簧3 的設置能夠將重力分散，避免壓壞稱重器2，光幕傳感器6 通過光幕測量物品的高度，攝像頭16 對物品的外觀信息進行采集，連接線束30 為攝像頭16 提供電能傳導，支撐臺15 對攝像頭16 進行支撐，如此能夠將三者測量的信息傳遞給控制器27，同時控制器27 將接收處理后的信息顯示在顯示屏28 上，當物品再次出來時，通過信息采集模塊對信息再次比對。當信息出現異常時，控制器27 對執行器發出指令，執行器包括電子鎖12、警報器14 與氣泵17，這時電子鎖12 不會開啟，警報器14 響起，通知看守人員對物品進行檢查。

當看守人員檢查無誤后，可通過控制按鈕29 打開電子鎖12，電子鎖12 與鎖頭13 分離，氣泵17 開始工作，氣泵17 通過氣管18 向氣缸21 中供氣，推動活塞22 運行，活塞22 帶動伸縮桿23 伸縮，伸縮桿23 通過第二鉸鏈24 與第一拉片11 連接，第一拉片11 通過第三鉸鏈26 與滑塊25 連接，從而拉動滑塊25在滑軌10 中運行，當滑塊25 運行到滑軌10 頂端時，拉動滑軌10 運動，能夠拉動門板9 打開，門板9 通過第一鉸鏈（轉下頁）8 能夠轉動打開，從而使物品或人員離開。

4 創新點

本發明的特色創新主要有以下幾點：

4.1 本發明通過安裝的承重門框對整個裝置進行支撐與固定，通過光幕傳感器對通過裝置的高度進行測量，通過安裝的稱重器能夠對通過的物品進行稱重處理，如此達到重量與高度的檢測。

4.2 本發明安裝的攝像頭能夠對進出物品進行外觀信息采集，控制器能夠對裝置數據進行收集與處理，控制執行器的運行，從而實現較高的智能化程度，提高了裝置的實用性，給管理者可視，可接收，可反饋的更加使用體驗。

4.3 本發明采用光伏發電技術，如此可有效避免長距離拉扯電線對裝置以及操作人員可能產生的安全隱患，同時提高了該裝置的綠色節能效果。

5 結論

本發明在光幕傳感器的基礎上增加了稱重、數據處理等模塊，使其可以滿足諸多條件下的檢測與執行工作。信號的接收與發送使信息執行雙向流通的可行性得以保證，攝像頭與警報的“眼睛+嘴巴”組合給予了管理者可視、可接收、可反饋的更加使用體驗。