光电检测技术在机械设计制造中的应用研究

光电检测技术在机械设计制造中的应用研究

林艺宾

深圳市华星光电技术有限公司 广东 深圳 518132

摘要：科学技术的快速发展使我国各行业有了新的发展空间。随着经济与科技的快速发展，近年来我国光电检测技术发展迅速，其在机械设计制造领域的应用也日渐广泛化。

关键词：光电检测技术；机械设计制造；应用

引言

时代的进步，科技的发展，使我国快速进入现代化发展阶段。光电检测技术可以实现对机械运行的有效控制，借助激光、红外线等光电器材，将光辐射进行信号转换，进而便可以清楚了解到机械具体物理量，结合实际情况对机械运行加以控制，有利于其工作性能的改善。如何实现光电检测技术的有效应用，已经成为了当前机械设计领域中的研究热点。

1光电检测技术分类及特点

光电检测技术是一种借助光学和电子学原理开展检测作业的一项先进技术，实际操作过程中需要用到光源、受光器、信号处理器，其中光源通常为自然光，待检测物体受到光照后，受光器便会从信号处理器处获得感知信号，其颜色和形状都是有所差异的，根据器件所处位置的不同，可将光电检测技术分为透过型和反射型两种，具体应用时应结合实际需求选择最为合适的一种。对光电检测技术进行分析，可以发现其主要具备以下特点：第一，检测精准度较高，如激光光电器材精准的可达0.05μm/m；第二，检测效率高，这是由于光的传播速度最快，能够完成信息的瞬时传播；第三，不用接触物体，直接将光源照射在物体上，即可实现动态测量；第四，使用寿命较长，做好检测设备保养及复现工作，可确保器材的长时间使用；第五，信息运算能力较强，可以快速完成对复杂信息的处理，信息控制及存储也极为方便。这些都是光电检测技术所体现出的优点。

2机械设计中光电检测技术的具体应用

2.1无触摸检测

光电检测技术在机械设计制造领域的应用可实现无触摸检测，其在包装机械、印刷机械等领域的应用便属于其中典型。以牙膏包装机械设计为例，包装作业流水线需要设置性能控制工位，牙膏传送至此后，凸轮驱动杠杆，牙膏连同底座在所需要的位置托起并跟随电动器做旋转运动，当牙膏管表面印刷商标与光电接收头位置重合后，有色标记不会发出反射光，受光器所采集到的光信号会以电信号形式进行转换，电动机运行状态会根据由此放大的信号实现实时控制，由此即可保证产品生产质量，光电检测技术在机械设计制造领域的应用价值可见一斑[1]。

2.2在一般的包装机械中的应用

光电检测的技术在一般的包装机械中的应用是必然发展的趋势,在技术上只有紧密的与计算机信息技术联系在一起,才能够提高包装机械的操作效率。从现在设计与实践中分析,在一些小型的包装机械中应用光电检测技术系统是比较难的,其价格昂贵,一般是这些业主难以承担。光电检测技术应用的范围比较广泛,在包装机械中的应用也是如此,例如料面控制就是其成功之处,它的优点就是能够完成没有触摸式的检测,还能够就动态性的检测,直接转变成一个静态式的检测,这样就极大地简化了机械的操作结构,应用最经典的例子就是牙膏灌装机,由于牙膏管尾的端是夹扁的,就应当与这些的商标图案,时刻处在一个平面上,此时就应当采取反射型的光电性的控制装置。一旦发现牙膏已经灌装好,就直接的传送到该工位,这样凸轮就能够透过杠杆将这些牙膏的带底座直接的从需要的位置中直接的托起,由此能够起到步进电动机的带动其慢速中的旋转。在具体应用中一般包含两大方面:一是整合了工程企业信息资源,提高了它的利用效率。通过计算机的应用到工程企业实务中,减少了工程企业人员的工作时间,又提高了工程企业核算的精确度和监管力度,这些变化也促使我国工程企业组织结构的变化,工作部门和人员工作的重新分工,大幅度的提高了我国的工程企业信息资源利用效率、精确度。

2.3印刷机上的应用

机械设计施工复杂的系统，在整个利用过程中，需要提前对技术形式进行分析。光电检测技术是当前发展的必然趋势，在技术上需要做好具体分析工作。提升印刷机的操作效率后，从设计和实践的角度入手，按照检测技术方案进行落实，能保证技术的可行性。小型印刷机采用光电检测技术难度比较大，由于价格比较昂贵，应用过程中可能会存在异常的现象。从现有设计形式和实践角度可知，在专业性装置落实过程中，可行性比较差，其本身不稳定，考虑到安全性能，在检测阶段需要做好位置评估工作。以检测处理为前提，需要对发光管信号处理，按照检测流程方案实施。方案调试后可能会存在其他的影响，在落实阶段需要注意纸张的硬度以及接收管的距离，落实阶段需要关注接收管的强度，以发射式光电管为例，在位置检测上，要妥善处理好接受管和发光管。一旦发现纸张达到光电管下面后，则需要对反应的信号进行掌握，根据传导光电管的类型进行应用，根据接收管外围形式可知，只有接受到信号后，才能投入应用。

2.4在模糊控制洗衣机中的应用

就现阶段光电检测技术发展情况来看，已经被逐渐应用到模糊控制洗衣机中，可实现对其运行状态的实时监测和控制。与常规洗衣机的硬件系统不同，模糊控制洗衣机中增加了接口电路及相应的A/D转换器和传感器，可以检测得到多种参数，包括衣物参数如质量、面料等，以及水的参数如水位、温度等。然后洗衣机便会根据所得信息进行推理和计算，进而找出最为科学、合理的洗涤方法，控制自身运行。另外，在其工作过程中，还可以借助传感器时刻了解水的浑浊度情况，对洗涤时间做出判断，并在设定好的时间点自动停止运行，实现对洗衣机的有效控制。

2.5角度实时调整控制系统

圆盘切刀实时角度调整系统采用伺服控制技术与PLC控制，通过二者的结合应用，即可实现精确的系统控制。深入分析不难发现，伺服电机系统具备抗干扰能力强、稳定性好、响应速度快、控制精度高、线性度高等优势，PLC控制则具备使用维修方便、高性价比、高可靠性、实用性等特点，二者的强强结合自然能够满足系统需要。作为控制机械元件运转的发动机，伺服电机后端的旋转编码器负责控制精度的保障，PLC控制器则负责提供控制脉冲（对象为伺服电机驱动器），由此即可进一步提高控制精度；角度调整控制系统包含机械控制模块、角度检测电路、驱动电路、单片机控制系统、电源电路、显示电路，具体的闭环系统控制流程如下：①圆盘切刀的相对角度由角度检测电路负责监测，以此转换光电信号，并向PLC控制系统传输端面偏差值；②结合光线1、2的信号差，采用一定数值计算与变换算法，以此向驱动电机传递PWM驱动信号；③控制方式的给出由驱动电机控制角度调整组件负责，圆盘切刀的角度通过机械控制模块实现实时调整。通过循环步骤①、②、③，即可实现圆盘切刀实时角度调整系统的闭环控制，切材与圆盘切刀的相对角度也能够始终得到高质量控制。此外，由于采用了属于数字系统的单片机系统，外界干扰对控制信号变换的影响大大降低，圆盘切刀实时角度调整系统的可靠性也因此大大提升，角度精确调整目标实现因此获得了更为有力支持。

结语

将光电检测技术应用于机械设计中，是机械制造行业的必然发展方向，同时也是提高机械设计水平，实现机械运行良好控制的重要举措。在具体应用时，不仅要熟练掌握机械知识，还应深刻认识光电检测技术的工作原理，进而才能满足实际应用需求，充分发挥光电检测技术的应用价值和优势。

参考文献

[1]冯义超，刘启航.机械设计中光电检测技术的应用分析[J].山东工业技术，2018（09）：26.

[2]华晋.光电检测技术在机械设计中的应用[J].电子技术与软件工程，2017（24）：237.

[3]霍亮羽.浅析光电检测技术在一般的机械设计中的应用[J].电子制作，2013（05）：77-78.