安全光栅精准检测物体高度技术

安全光栅精准检测物体高度技术

在自动化生产线上，纸箱是否堆叠过高、工件是否超出输送轨道、料框是否装满…… 这些场景都需要精准检测物体高度。安全光栅凭借独特的光束阵列设计，能在不接触物体的情况下，瞬间测出高度数据，精度可达毫米级。这种 “无形的尺子” 如何实现精准测量？背后藏着光学设计、信号处理与算法优化的三重技术逻辑。

一、检测高度的核心原理：光束遮挡计数法

安全光栅的发射器与接收器相对而立，按固定间距排列着数十到数百束红外光束，形成一道垂直的 “光墙”。当物体穿过光墙时，会遮挡部分光束，系统通过两个关键步骤计算高度：

1.识别遮挡范围：接收器记录被遮挡光束的位置，从最底部被遮挡的光束到最顶部被遮挡的光束，形成一个连续的遮挡区间；

2.换算实际高度：用 “（顶部光束序号 - 底部光束序号）× 光束间距” 的公式计算。比如光束间距为 10mm，底部第 5 束光到顶部第 25 束光被遮挡，高度就是（25-5）×10mm=200mm。

某快递分拣线用这种方法检测包裹高度，当包裹超高（超过 30cm）时，光栅立即触发分拣机构，将其分流到专用通道，避免卡在输送带上。

二、提升检测精度的三大技术手段

（一）光束间距：越小越精准

光束间距是决定高度检测精度的关键：

· 10mm 间距：能区分 10mm 以内的高度差异，适合检测纸箱、板材等常规物体；

· 5mm 间距：精度提升一倍，可检测电子元件、小型零件等精细物体；

· 2mm 间距：用于高精度场景，如锂电池极片的高度检测，误差可控制在 ±1mm 内。

某电子厂曾用 10mm 间距的光栅检测手机外壳高度，因外壳边缘有 2mm 的凸起，导致测量值偏大，换成 5mm 间距后，成功识别凸起部分，数据更精准。

（二）边缘检测算法：解决 “半遮挡” 难题

物体顶部边缘往往不是平整的（如堆叠的布料、不规则工件），可能只遮挡部分光束。普通光栅会忽略这种 “半遮挡”，导致测量值偏小，而优质安全光栅通过两种算法优化：

· 50% 遮挡识别：当光束被遮挡超过一半时，判定为有效遮挡，避免漏算；

· 连续区间校验：剔除孤立的遮挡光束（如粉尘飘过造成的单束光遮挡），确保测量区间连续可靠。

某服装厂里，堆叠的布料边缘蓬松，普通光栅测量高度时误差达 ±15mm，换用带边缘算法的型号后，误差缩小到 ±3mm，大幅减少了包装材料的浪费。

（三）同步扫描技术：消除检测延迟

高速移动的物体（如传送带上的工件）通过光栅时，若光束扫描不同步，可能出现 “顶部已离开、底部仍在检测” 的情况，导致高度测量不准。同步扫描技术让所有光束同时发射、同时接收，确保在同一瞬间捕捉物体的完整轮廓，即使物体以每秒 5 米的速度移动，也能精准测量。

三、不同场景下的技术参数选择

四、实际应用中的优势与注意事项

（一）比传统测量方式更高效

· 对比激光测距：激光需单点扫描，测高度耗时 0.5-1 秒，光栅可瞬间完成；

· 对比机械量规：非接触式检测，不会磨损物体表面，适合精密工件；

· 对比摄像头视觉：不受光线影响，粉尘、水汽环境下仍能稳定工作。

某家具厂用摄像头检测板材高度，因车间粉尘大，每周需清洁镜头 3 次，换成安全光栅后，半年清洁一次即可，维护成本降低 80%。

（二）安装调试的关键细节

· 光栅高度需覆盖物体可能达到的最大高度，顶部预留 10-20cm 余量；

· 发射器与接收器必须严格垂直对齐，倾斜超过 1° 会导致光束偏移，影响测量精度；

· 避免阳光直射接收器镜头，强光可能干扰光束识别，可加装遮光板。

五、结语

安全光栅精准检测物体高度的技术，核心是 “光束阵列 + 智能算法” 的结合，既能适应高速移动的物体，又能处理不规则边缘，在工业检测中展现出高效、可靠的优势。选择时需根据物体速度、精度要求匹配参数，才能发挥最佳效果。

安协安全光栅支持 2-20mm 光束间距，搭载自研边缘检测算法，适配从快递分拣到精密电子检测的全场景。访问官网（www.anxiekeji.cn）可获取《高度检测方案手册》，或联系技术团队免费测试样机，验证实际效果。